JP2016082251A - Ccd image sensor and arrangement method of pixel group of the same - Google Patents

Ccd image sensor and arrangement method of pixel group of the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CCD image sensor that synchronizes a charge transfer timing with a subject moving timing.SOLUTION: A CCD image sensor has a pixel clutch containing two-dimensionally arranged pixels each of which performs time-delay integration of charges generated by photoelectric conversion and vertically transfers the charges by using a vertical transfer clock, and a TDI stage number setting circuit unit for dividing and setting a predetermined TDI stage number into two stage numbers on the basis of the vertical transfer clock and a selection signal representing the connection state to a transfer electrode in the pixel clutch. The pixel clutch contains first to third pixel clutch groups in which a predetermined natural number of pixel clutches are sequentially arranged in a column direction. The second pixel clutch group is disposed on the same line as the first pixel clutch group so as to be spaced from the first pixel clutch group by only a predetermined interval. The third pixel clutch group is disposed on a line adjacent to the first and second pixel clutch groups on a column corresponding to the gap. The TDI stage number setting circuit unit is disposed to be adjacent to at least each one end in the column direction of the first to third pixel clutch groups.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、TDI(Time Delay and Integration)方式のCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサ及びその画素群の配置方法に関する。   The present invention relates to a TDI (Time Delay and Integration) type CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a method for arranging a pixel group thereof.

半導体基板上に多数の光検出器をアレイ状に配置し、同一基板上に信号電荷の読出回路または出力回路を備えたCCDイメージセンサが多数開発されている。リモートセンシングにおいては、光検出器を1列に配置したCCDイメージセンサを例えば人工衛星などの被写体に搭載して、光検出器の列方向と垂直な方向を衛星の進行方向に一致させることによって地表の2次元画像を撮影する。しかし、画像解像度を向上させるには画素ピッチをできるだけ小さくすることが望ましいが、光検出器の面積が縮小する分だけ入射光量が減少し、S/N比が劣化するという問題があった。   Many CCD image sensors have been developed in which a large number of photodetectors are arranged in an array on a semiconductor substrate and a signal charge readout circuit or output circuit is provided on the same substrate. In remote sensing, a CCD image sensor in which photodetectors are arranged in one row is mounted on a subject such as an artificial satellite, and the surface of the ground surface is made to coincide with the traveling direction of the satellite by making the direction perpendicular to the row direction of the photodetectors. A two-dimensional image is taken. However, it is desirable to reduce the pixel pitch as much as possible in order to improve the image resolution. However, there is a problem that the incident light quantity is reduced by the reduction in the area of the photodetector and the S / N ratio is deteriorated.

そこで、S/N比を改善するための巧妙な手段としてTDI方式(Time Delay and Integration)のCCDイメージセンサが開発された。TDI方式は、2次元CCDイメージセンサであるFFT(フル・フレーム・トランスファ)型CCD(Charge Coupled Devices)を用い、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることでS/N比を改善するCCDイメージセンサの読出し方式である。この方式をリモートセンシングに適用する場合、垂直方向の電荷転送を衛星の移動速度に合わせることでTDI動作が実現できる。例えば、垂直CCDでM段のTDI動作を行えば、蓄積時間が実効的にM倍となるため、感度がM倍向上し、S/N比は√M倍に改善される。   Therefore, a TDI (Time Delay and Integration) CCD image sensor has been developed as a clever means for improving the S / N ratio. The TDI system uses an FFT (full frame transfer) CCD (Charge Coupled Devices), which is a two-dimensional CCD image sensor, and improves the S / N ratio by synchronizing the charge transfer timing with the movement timing of the subject. This is a readout method for a CCD image sensor. When this method is applied to remote sensing, TDI operation can be realized by matching the charge transfer in the vertical direction with the moving speed of the satellite. For example, if an M-stage TDI operation is performed with a vertical CCD, the accumulation time is effectively M times, so that the sensitivity is improved M times and the S / N ratio is improved to √M times.

TDI方式のCCDイメージセンサはTDI段数に比例して感度が変わるため、被写体の輝度に応じてTDI段数を任意に切り替えられることが望ましい。例えば、特許文献1には、任意の段数にTDI段数を切り替えることができるTDI方式のCCDイメージセンサが開示されている。   Since the sensitivity of the TDI type CCD image sensor changes in proportion to the number of TDI stages, it is desirable that the number of TDI stages can be arbitrarily switched according to the luminance of the subject. For example, Patent Document 1 discloses a TDI type CCD image sensor capable of switching the number of TDI stages to an arbitrary number of stages.

特許第4968227号公報Japanese Patent No. 4968227

しかしながら、特許文献1のCCDイメージセンサでは、例えば人工衛星などの被写体の移動方向と、電荷転送の方向とが逆である場合には、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることができないという問題があった。   However, the CCD image sensor disclosed in Patent Document 1 cannot synchronize the timing of charge transfer with the movement timing of the subject when the direction of movement of the subject such as an artificial satellite is opposite to the direction of charge transfer. There was a problem.

また、非常に多い水平画素数を有するCCDイメージセンサの場合には、ポリシリコン薄膜から形成される転送電極の長さが非常に大きくなるので、転送電極の両端間の配線抵抗が非常に大きくなる。従って、配線の時定数が大きくなるので、駆動クロックの波形がなまり、正常な電荷転送が行えないという問題があった。   Further, in the case of a CCD image sensor having a very large number of horizontal pixels, the length of the transfer electrode formed from the polysilicon thin film becomes very large, so that the wiring resistance between both ends of the transfer electrode becomes very large. . Accordingly, since the time constant of the wiring becomes large, there is a problem that the waveform of the drive clock is distorted and normal charge transfer cannot be performed.

本発明の目的は以上の問題点を解決し、配線の時定数を大きくすることなしに、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることができるCCDイメージセンサ及びその画素群の配置方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a CCD image sensor and a method for arranging the pixel group thereof that can synchronize the timing of charge transfer with the movement timing of a subject without increasing the time constant of wiring. It is to provide.

本発明に係るCCDイメージセンサは、
光電変換を行って発生した電荷を時間遅延積分してそれぞれ複数の垂直転送クロックを用いて垂直転送するための複数の画素が2次元配列された複数の画素群と、
上記複数の垂直転送クロックと上記複数の画素群内の複数の転送電極との接続状態を表す複数の選択信号に基づいて、所定のTDI段数を第1の段数及び第2の段数に分割して設定するTDI段数設定回路部を備えたCCDイメージセンサであって、
上記複数の画素群は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第1、第2及び第3の画素群グループを含み、
上記第2の画素群グループは、上記第1の画素群グループと同一の行において上記第1の画素群グループとは所定の間隔だけ離隔するように配置され、
上記第3の画素群グループは、上記間隔に対応する列において、上記第1の画素群グループ及び上記第2の画素群グループに隣接する行に配置され、
上記TDI段数設定回路部は、上記第1の画素群グループ、上記第2の画素群グループ、及び上記第3の画素群グループの列方向の少なくとも各一端に隣接してそれぞれ配置されることを特徴とする。
The CCD image sensor according to the present invention is
A plurality of pixel groups in which a plurality of pixels for two-dimensionally arranging a plurality of pixels for performing vertical transfer using a plurality of vertical transfer clocks by time-delay integrating charges generated by performing photoelectric conversion;
Based on a plurality of selection signals indicating connection states between the plurality of vertical transfer clocks and a plurality of transfer electrodes in the plurality of pixel groups, a predetermined number of TDI stages is divided into a first stage number and a second stage number. A CCD image sensor having a TDI stage number setting circuit unit to be set,
The plurality of pixel groups include first, second, and third pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction,
The second pixel group group is arranged to be separated from the first pixel group group by a predetermined interval in the same row as the first pixel group group.
The third pixel group group is arranged in a row adjacent to the first pixel group group and the second pixel group group in a column corresponding to the interval,
The TDI stage number setting circuit section is disposed adjacent to at least one end in the column direction of the first pixel group, the second pixel group, and the third pixel group, respectively. And

本発明に係るイメージセンサによれば、2段数の水平転送により順方向読み出しと逆方向読み出しとを実現できるので、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることができる。従って、リモートセンシングにおける多地点撮像のための機動性の能力を大きく向上させることが可能となる。   According to the image sensor of the present invention, forward reading and backward reading can be realized by two-stage horizontal transfer, so that the charge transfer timing can be synchronized with the movement timing of the subject. Therefore, it is possible to greatly improve the mobility capability for multipoint imaging in remote sensing.

また、各画素群は、所定の数の画素群が列方向に連続して配置されないように、行方向に移動して配置し、当該移動により空いた領域にTDI段数設定回路部を配置する。従って、TDI段数設定回路部と転送電極との間の配線長を小さくできるので、TDI段数設定回路部と転送電極との間の配線の時定数による垂直転送クロックの波形になまりが発生せず、正常な電荷転送を行うことができる。   In addition, each pixel group is arranged by moving in the row direction so that a predetermined number of pixel groups are not continuously arranged in the column direction, and the TDI stage number setting circuit unit is arranged in an area vacated by the movement. Accordingly, since the wiring length between the TDI stage number setting circuit unit and the transfer electrode can be reduced, the waveform of the vertical transfer clock due to the time constant of the wiring between the TDI stage number setting circuit unit and the transfer electrode does not occur, Normal charge transfer can be performed.

本発明の実施の形態1に係るCCDイメージセンサのパターンレイアウト図である。1 is a pattern layout diagram of a CCD image sensor according to a first embodiment of the present invention. 図1のパターンレイアウト法により形成されたCCDイメージセンサの素子平面図である。FIG. 2 is an element plan view of a CCD image sensor formed by the pattern layout method of FIG. 1. 図2の垂直シフトレジスタ回路2の単位セル回路2−1の構成要素を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing components of a unit cell circuit 2-1 of the vertical shift register circuit 2 of FIG. 図2のライン選択回路3の単位セル回路3−1の構成要素を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing components of a unit cell circuit 3-1 of the line selection circuit 3 of FIG. 図2の転送電極6に入力される垂直転送クロックφV1、φV2、φV3、φV4の時間tに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。FIG. 5 is a time axis waveform diagram showing changes in signal level with respect to time t of vertical transfer clocks φV1, φV2, φV3, and φV4 input to the transfer electrode 6 of FIG. 図2の垂直シフトレジスタ回路2に入力されるTDI転送段指定信号φTS及びトリガークロック信号φT1、φT2の時間tに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。FIG. 3 is a time axis waveform diagram showing changes in signal levels with respect to time t of a TDI transfer stage designation signal φTS and trigger clock signals φT1, φT2 inputted to the vertical shift register circuit 2 of FIG. 図6の各時間t1〜t8における垂直シフトレジスタ回路2の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the vertical shift register circuit 2 in each time t1-t8 of FIG. 本発明の実施の形態2に係るCCDイメージセンサのパターンレイアウト図である。It is a pattern layout figure of the CCD image sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a)は、図8のCCDイメージセンサのパターンレイアウト図を示す模式図であり、(b)は、(a)のCCDイメージセンサの出力データの模式図である。(A) is a schematic diagram showing a pattern layout diagram of the CCD image sensor of FIG. 8, (b) is a schematic diagram of output data of the CCD image sensor of (a).

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

実施の形態1.   Embodiment 1 FIG.

図1は、本発明の実施の形態1に係るTDI方式のCCDイメージセンサのパターンレイアウト図である。ここで、TDI方式とはCCDイメージセンサの読み出し方式で、一定速度で移動する対象物に対して、その移動方向及び速度とCCDイメージセンサの電荷転送方向及び速度とを一致させて撮像を行う方式のことをいい、移動する対象物をCCDイメージセンサの垂直画素数だけ繰り返し時間遅延積分露光するときにおける垂直画素数をTDI段数という。以下の説明では、縦方向とは画素群41の垂直方向を指し、横方向とは画素群41の水平方向を指す。すなわち、画素群41は、2次元アレイ状に配列された複数の画素を有し、2次元アレイ状の配列のうちの列方向が垂直方向であり、当該列方向と直交する行方向が水平方向である。   FIG. 1 is a pattern layout diagram of a TDI type CCD image sensor according to Embodiment 1 of the present invention. Here, the TDI method is a CCD image sensor reading method, in which an object moving at a constant speed is imaged by matching the moving direction and speed with the charge transfer direction and speed of the CCD image sensor. The number of vertical pixels when the object to be moved is repeatedly subjected to time-delay integration exposure by the number of vertical pixels of the CCD image sensor is referred to as the number of TDI stages. In the following description, the vertical direction refers to the vertical direction of the pixel group 41, and the horizontal direction refers to the horizontal direction of the pixel group 41. That is, the pixel group 41 includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array, the column direction of the two-dimensional array is a vertical direction, and the row direction orthogonal to the column direction is a horizontal direction. It is.

図1には、CCDイメージセンサのパターンレイアウトの一部が示される。ここで、CCDイメージセンサのパターンレイアウトは、画素群41と、TDI段数設定回路部42と、第1及び第2の電荷蓄積部44と、第1及び第2の水平転送部43と、第1及び第2の出力回路部45とを基本構成要素として含み構成される。   FIG. 1 shows a part of the pattern layout of the CCD image sensor. Here, the pattern layout of the CCD image sensor includes a pixel group 41, a TDI stage number setting circuit unit 42, first and second charge storage units 44, first and second horizontal transfer units 43, And the second output circuit unit 45 as a basic component.

図1において、画素群41は、光電変換を行って発生した電荷を時間遅延積分してそれぞれ複数の垂直転送クロックを用いて垂直転送するための複数の画素が2次元配列されて構成される。また、TDI段数設定回路部42は、複数の垂直転送クロックと複数の画素群41内の複数の転送電極6(後述する)との接続状態を表す複数の選択信号に基づいて、所定のTDI段数を第1の段数及び第2の段数に分割して設定する。   In FIG. 1, a pixel group 41 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of pixels for time-delay integration of charges generated by photoelectric conversion and vertical transfer using a plurality of vertical transfer clocks. In addition, the TDI stage number setting circuit unit 42 has a predetermined TDI stage number based on a plurality of selection signals representing connection states between a plurality of vertical transfer clocks and a plurality of transfer electrodes 6 (described later) in the plurality of pixel groups 41. Is divided into the first stage number and the second stage number.

第1の電荷蓄積部44は、第1の段数だけ時間遅延積分して垂直転送された電荷を蓄積する。第2の電荷蓄積部44は、第2の段数だけ時間遅延積分して垂直転送された電荷を蓄積する。第1の水平転送部43は、第1の電荷蓄積部44に蓄積された電荷を出力回路部45に水平転送する。第2の水平転送部43は、第2の電荷蓄積部44に蓄積された電荷を出力回路部45に水平転送する。ここで、第1及び第2の電荷蓄積部44は、各画素群41の行方向の両端にそれぞれ隣接して配置され、第1及び第2の水平転送部43は、第1及び第2の電荷蓄積部44の行方向の両端にそれぞれ隣接して配置される。   The first charge accumulating unit 44 accumulates the vertically transferred charge by time delay integration by the first number of stages. The second charge storage unit 44 stores the vertically transferred charge by time delay integration by the second number of stages. The first horizontal transfer unit 43 horizontally transfers the charges accumulated in the first charge accumulation unit 44 to the output circuit unit 45. The second horizontal transfer unit 43 horizontally transfers the charges accumulated in the second charge accumulation unit 44 to the output circuit unit 45. Here, the first and second charge accumulation units 44 are disposed adjacent to both ends of each pixel group 41 in the row direction, and the first and second horizontal transfer units 43 include the first and second horizontal transfer units 43, respectively. The charge storage portions 44 are disposed adjacent to both ends in the row direction.

図1では、1行目において、水平方向に画素群P11〜P13、P15〜P17を連続して配置した後、所定の自然数以上の画素群41が列方向に連続して配置されないように、2行目に画素群P24、P28をそれぞれ移動して配置する。この移動により空いた領域を利用して、画素群41の列方向の一端に(もしくは両端でもよい)隣接してTDI段数設定回路部42が配置される。すなわち、複数の画素群41は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第1、第2及び第3の画素群グループを含み、第2の画素群グループ(画素群P15〜P17)は、第1の画素群グループ(画素群P11〜P13)と同一の行において第1の画素群グループ(画素群P11〜P13)とは所定の間隔だけ離隔するように配置され、第3の画素群グループ(画素群P24)は、当該間隔に対応する列において、第1の画素群グループ(画素群P11〜P13)及び第2の画素群グループ(画素群P15〜P17)に隣接する行に配置される。また、TDI段数設定回路部42は、第1の画素群グループ、第2の画素群グループ、及び第3の画素群グループの列方向の左端に(少なくとも一端でもよい)隣接してそれぞれ配置される。なお、図1では、TDI段数設定回路部42は、第1の画素群グループ〜第3の画素群グループの列方向の一端に隣接してそれぞれ配置される。また、自然数n行、自然数m列の画素群41を画素群Pnmとする。   In FIG. 1, after the pixel groups P11 to P13 and P15 to P17 are continuously arranged in the horizontal direction in the first row, the pixel group 41 having a predetermined natural number or more is not continuously arranged in the column direction. The pixel groups P24 and P28 are moved and arranged in the row. The TDI stage number setting circuit unit 42 is arranged adjacent to one end (or both ends) of the pixel group 41 in the column direction using the area vacated by this movement. That is, the plurality of pixel groups 41 include first, second, and third pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction, and the second pixel group group (pixel The groups P15 to P17) are arranged so as to be separated from the first pixel group (pixel groups P11 to P13) by a predetermined distance in the same row as the first pixel group (pixel groups P11 to P13). The third pixel group group (pixel group P24) is divided into the first pixel group group (pixel groups P11 to P13) and the second pixel group group (pixel groups P15 to P17) in the column corresponding to the interval. Arranged in adjacent rows. In addition, the TDI stage number setting circuit unit 42 is disposed adjacent to the left end in the column direction of the first pixel group group, the second pixel group group, and the third pixel group group (which may be at least one end). . In FIG. 1, the TDI stage number setting circuit unit 42 is disposed adjacent to one end in the column direction of the first pixel group group to the third pixel group group. A pixel group 41 having a natural number n rows and a natural number m columns is defined as a pixel group Pnm.

また、上述した各所定の自然数は、各画素1で蓄積された信号電荷を時間遅延積分して垂直転送するための転送電極と、TDI段数設定回路部42との間を接続する配線の配線抵抗及び配線容量に基づいて設定される。具体的には、上述した所定の自然数は、TDI段数設定回路部42から垂直転送クロックを各転送電極の左右端に供給する場合に、TDI段数設定回路部42と転送電極との間の配線の時定数による垂直転送クロックの波形になまりが発生せず、正常な電荷転送を行うことができるように設定される。   Each of the predetermined natural numbers described above is the wiring resistance of the wiring connecting between the transfer electrode for vertically transferring the signal charge accumulated in each pixel 1 by time delay integration and the TDI stage number setting circuit unit 42. And is set based on the wiring capacity. Specifically, the above-mentioned predetermined natural number is obtained when the vertical transfer clock is supplied from the TDI stage number setting circuit unit 42 to the left and right ends of each transfer electrode, and the wiring between the TDI stage number setting circuit unit 42 and the transfer electrode is set. The vertical transfer clock waveform based on the time constant is set so as not to be rounded and normal charge transfer can be performed.

上述したような構成により、1行目の画素群P11〜P13、P15〜P17と2行目の画素群P24、P28とを用いて1行分の画素群を構成することができる。また、2行目の画素群P24、P28の行方向の配置位置は、1行目の画素群P11〜P13、P15〜P17に接近させることにより、CCDイメージセンサのチップサイズをより小さくできる。また、TDI段数設定回路42を第1の画素群グループ〜第3の画素群グループの列方向の両端に形成すれば、TDI段数設定回路部42が第1の画素群グループ〜第3の画素群グループの列方向の一端に隣接した配置した場合と比較すると、垂直転送クロックの波形のなまりがより発生しにくくなる。   With the configuration as described above, a pixel group for one row can be configured using the pixel groups P11 to P13 and P15 to P17 in the first row and the pixel groups P24 and P28 in the second row. Further, the chip position of the CCD image sensor can be further reduced by bringing the pixel groups P24 and P28 in the second row closer to the pixel groups P11 to P13 and P15 to P17 in the first row. Further, if the TDI stage number setting circuits 42 are formed at both ends in the column direction of the first pixel group group to the third pixel group group, the TDI stage number setting circuit unit 42 can be used for the first pixel group group to the third pixel group. Compared with the case where it is arranged adjacent to one end in the column direction of the group, the rounding of the waveform of the vertical transfer clock is less likely to occur.

上述したパターンレイアウト法を用いて形成されたCCDイメージセンサについて以下に説明する。   A CCD image sensor formed using the pattern layout method described above will be described below.

図2は、図1のパターンレイアウト法により形成されたCCDイメージセンサの素子平面図である。図2のCCDイメージセンサは、複数の画素群41から形成されるCCD撮像部100と、各画素1において蓄積される信号電荷を時間遅延積分して垂直転送するための複数の転送電極6と、複数の水平転送部43から形成される水平CCD回路5と、複数の転送電極6にそれぞれ接続され、蓄積された信号電荷を垂直転送するための垂直転送クロックをそれぞれ複数の転送電極6に入力するための複数の選択線SLa、SLb、SLc、SLdと、複数の電荷蓄積回路部44から形成される電荷蓄積回路4と、複数のTDI段数設定回路部42から形成されるTDI段数設定回路8と、複数の出力回路部45から形成される出力回路15とを備えて構成される。TDI段数設定回路8は、垂直シフトレジスタ回路2と、ライン選択回路3とを備えて構成される。ここで、CCDイメージセンサのTDI段数は、8段に設定する。なお、CCDイメージセンサのTDI段数は、垂直シフトレジスタ回路2に入力して複数の選択信号として保持されるTDI転送段指定信号φTSに基づいて設定される。   FIG. 2 is an element plan view of a CCD image sensor formed by the pattern layout method of FIG. The CCD image sensor of FIG. 2 includes a CCD imaging unit 100 formed of a plurality of pixel groups 41, a plurality of transfer electrodes 6 for time-delay integrating and vertically transferring signal charges accumulated in each pixel 1, A vertical transfer clock connected to the horizontal CCD circuit 5 formed by the plurality of horizontal transfer units 43 and the plurality of transfer electrodes 6 and for vertically transferring the accumulated signal charges is input to the plurality of transfer electrodes 6 respectively. A plurality of select lines SLa, SLb, SLc, SLd, a charge storage circuit 4 formed from a plurality of charge storage circuit sections 44, and a TDI stage number setting circuit 8 formed from a plurality of TDI stage number setting circuit sections 42, And an output circuit 15 formed of a plurality of output circuit units 45. The TDI stage number setting circuit 8 includes a vertical shift register circuit 2 and a line selection circuit 3. Here, the number of TDI stages of the CCD image sensor is set to eight. The number of TDI stages of the CCD image sensor is set based on a TDI transfer stage designation signal φTS that is input to the vertical shift register circuit 2 and held as a plurality of selection signals.

図2において、時間遅延積分された信号電荷は、2つの水平CCD回路5に向かって垂直転送方向(図面上方及び下方)へと転送され、さらに各水平CCD回路5で水平転送方向(図面右方)へとそれぞれ転送されて2つの出力回路5に出力される。各出力回路5は、入力された時間遅延積分された信号電荷を電気信号に変換してそれぞれ出力する。また、垂直転送方向とは、信号電荷のTDI転送方向であり、例えば人工衛星にTDI方式のCCDイメージセンサを搭載する場合には、TDI転送方向は人工衛星の進行方向に一致する。本実施の形態1では、人工衛星の進行方向と上方向の垂直転送方向とが一致する場合には、上方向の電荷蓄積回路4に蓄積された信号電荷が出力回路5により電気信号に変換されて出力される(これを「順方向読み出し」とする)。また、人工衛星の進行方向と下方向の垂直転送方向とが一致する場合には、下方向の電荷蓄積回路4に蓄積された信号電荷が出力回路5により電気信号に変換されて出力される(これを「逆方向読み出し」とする)。ここで、垂直転送方向に8個の画素(8段)から構成されるCCD撮像部100において、下方向にある電荷蓄積回路4に近接する画素1より1段目、2段目、…とし、上方向にある電荷蓄積回路4に近接する画素1を8段目とし、1段目〜8段目の計8つの段をTDI転送段に設定する。   In FIG. 2, the signal charges that have been time-delay integrated are transferred in the vertical transfer direction (upward and downward in the figure) toward the two horizontal CCD circuits 5, and further in each horizontal CCD circuit 5 in the horizontal transfer direction (rightward in the figure). ) And output to the two output circuits 5 respectively. Each output circuit 5 converts the input signal charge integrated with time delay into an electric signal and outputs it. The vertical transfer direction is a TDI transfer direction of signal charges. For example, when a TDI type CCD image sensor is mounted on an artificial satellite, the TDI transfer direction coincides with the traveling direction of the artificial satellite. In the first embodiment, when the traveling direction of the artificial satellite coincides with the upward vertical transfer direction, the signal charge accumulated in the upward charge accumulation circuit 4 is converted into an electric signal by the output circuit 5. (This is referred to as “forward reading”). In addition, when the advancing direction of the artificial satellite matches the vertical transfer direction, the signal charge stored in the downward charge storage circuit 4 is converted into an electrical signal by the output circuit 5 and output ( This is referred to as “reverse reading”). Here, in the CCD image pickup unit 100 configured with eight pixels (eight stages) in the vertical transfer direction, the first stage, the second stage,... The pixel 1 adjacent to the charge storage circuit 4 in the upward direction is the eighth stage, and a total of eight stages from the first stage to the eighth stage are set as TDI transfer stages.

図2において、TDI転送段指定信号φTSは、CCDイメージセンサのための複数の選択信号を含み、当該選択信号は、CCDイメージセンサのライン選択回路3における垂直転送クロックφV2、φV4の接続状態を表す。ここで、選択信号は、TDI段数を2分した第1の段数及び第2の段数を決定する。   In FIG. 2, the TDI transfer stage designation signal φTS includes a plurality of selection signals for the CCD image sensor, and the selection signals indicate the connection states of the vertical transfer clocks φV2 and φV4 in the line selection circuit 3 of the CCD image sensor. . Here, the selection signal determines the first stage number and the second stage number obtained by dividing the TDI stage number by two.

ここで、単位セル回路2−1〜2−8の個数は、CCDイメージセンサを構成するCCD撮像部100の垂直画素数(段数)の値と同一である。本実施の形態1では、垂直シフトレジスタ回路2は、8個の単位セル回路2−1〜2−8から構成される。また、単位セル回路2−1〜2−8には、各トリガークロック信号φT1、φT2をそれぞれ入力するための入力ピン19a、19bが金属配線18a、18bを介してそれぞれ接続される。また、単位セル回路2−1には、TDI転送段指定信号φTSを入力するための入力端子である入力ピン19cが金属配線18cを介して接続され、単位セル回路2−m(2≦自然数m≦8)は、単位セル回路2−(m−1)とそれぞれ直列接続される。   Here, the number of unit cell circuits 2-1 to 2-8 is the same as the value of the number of vertical pixels (the number of stages) of the CCD image pickup unit 100 constituting the CCD image sensor. In the first embodiment, the vertical shift register circuit 2 includes eight unit cell circuits 2-1 to 2-8. Further, input pins 19a and 19b for inputting the respective trigger clock signals φT1 and φT2 are connected to the unit cell circuits 2-1 to 2-8 via metal wirings 18a and 18b, respectively. The unit cell circuit 2-1 is connected to an input pin 19c, which is an input terminal for inputting the TDI transfer stage designating signal φTS, via a metal wiring 18c, so that the unit cell circuit 2-m (2 ≦ natural number m). ≦ 8) is connected in series with the unit cell circuit 2- (m−1), respectively.

TDI段数設定回路8は、複数の単位セル回路2−1〜2−8から構成され、ライン選択回路3における各垂直転送クロックφV2、φV4の接続状態を表す選択信号を対応する単位セル回路2−1〜2−8に保持する垂直シフトレジスタ回路2と、各選択線SLb、SLdに接続され、複数の選択信号に基づいて、複数の垂直転送クロックφV2、φV4を所定の各選択線に接続するライン選択回路3とを備えて構成される。ここで、ライン選択回路3における各垂直転送クロックφV2、φV4の接続状態は、上述した第1の段数及び第2の段数を設定する接続状態であり、ライン選択回路3は、複数の選択信号に基づいて、複数の垂直転送クロックφV1〜φV4のうち所定対の垂直転送クロックを互いに入れ換えるか否かを行うことにより、第1の段数及び第2の段数を設定するように制御する。   The TDI stage number setting circuit 8 is composed of a plurality of unit cell circuits 2-1 to 2-8. The TDI stage number setting circuit 8 receives a selection signal indicating the connection state of the vertical transfer clocks φV2 and φV4 in the line selection circuit 3 and corresponds to the unit cell circuit 2- Connected to the vertical shift register circuit 2 held in 1 to 2-8 and the selection lines SLb and SLd, and connects a plurality of vertical transfer clocks φV2 and φV4 to predetermined selection lines based on a plurality of selection signals. And a line selection circuit 3. Here, the connection state of the vertical transfer clocks φV2 and φV4 in the line selection circuit 3 is a connection state in which the first stage number and the second stage number are set as described above, and the line selection circuit 3 receives a plurality of selection signals. Based on this, by controlling whether or not a predetermined pair of vertical transfer clocks among a plurality of vertical transfer clocks φV1 to φV4 are replaced with each other, control is performed so as to set the first stage number and the second stage number.

ライン選択回路3は、選択用MOSトランジスタ群からなる単位セル回路3−1〜3−8を備えて構成される。ここで、単位セル回路3−1〜3−8の個数は、CCDイメージセンサを構成するCCD撮像部100の垂直画素数(段数)と同一である。また、単位セル回路3−1〜3−8には、各垂直転送クロックφV2、φV4をそれぞれ入力するための入力ピン14b、14dが金属配線13b、13dを介してそれぞれ接続される。   The line selection circuit 3 includes unit cell circuits 3-1 to 3-8 made up of a selection MOS transistor group. Here, the number of unit cell circuits 3-1 to 3-8 is the same as the number of vertical pixels (the number of stages) of the CCD image pickup unit 100 constituting the CCD image sensor. Further, input pins 14b and 14d for inputting the vertical transfer clocks φV2 and φV4, respectively, are connected to the unit cell circuits 3-1 to 3-8 via metal wirings 13b and 13d, respectively.

CCD撮像部100は、CCDイメージセンサを形成する基板(図示せず)の表面上に画素1を水平転送方向に10画素及び垂直転送方向に8画素を2次元アレイ状に配列して構成される。ここで、画素1は、図1の破線の太枠で示した領域で示され、この太枠で示された領域は、画素1間の境界を模式的に示した境界線である。   The CCD imaging unit 100 is configured by arranging 10 pixels in a horizontal transfer direction and 8 pixels in a vertical transfer direction in a two-dimensional array on the surface of a substrate (not shown) on which a CCD image sensor is formed. . Here, the pixel 1 is indicated by a region indicated by a thick broken frame in FIG. 1, and the region indicated by the thick frame is a boundary line schematically showing a boundary between the pixels 1.

図2の各画素1において、光電変換により発生される信号電荷が蓄積され、転送電極6により当該蓄積された信号電荷が時間遅延積分されて垂直転送される。ここで、信号電荷の転送には4相駆動CCDイメージセンサが用いられ、4本1組の転送電極6が画素1上に配列される。ここで、ポリシリコンからなる転送電極6a、6b、6c、6dが順に配置され、その下に転送チャネル(図示せず)が形成され、当該転送チャネルは基板(図示せず)と逆導電型の不純物領域からなる分離領域7で電気的に分離される。また、転送電極6a、6cは、金属配線である選択線SLa、SLcを介して入力ピン11a、11cにそれぞれ接続される。一方、転送電極6b、6dは、金属配線である選択線SLb、SLdを介して、入力ピン14b、14dのどちらかに接続される。どちらに接続されるかはライン選択回路3によって決まる。すなわち、各転送電極6a、6b、6c、6dは、選択線SLa、SLb、SLc、SLdにそれぞれ接続され、4相の垂直転送クロックφV1〜φV4が4本の転送電極6a、6b、6c、6dにそれぞれ入力されて垂直転送方向の信号電荷の転送が行われる。   In each pixel 1 in FIG. 2, signal charges generated by photoelectric conversion are accumulated, and the accumulated signal charges are time-delay integrated by the transfer electrode 6 and vertically transferred. Here, a four-phase drive CCD image sensor is used for signal charge transfer, and a set of four transfer electrodes 6 is arranged on the pixel 1. Here, transfer electrodes 6a, 6b, 6c, 6d made of polysilicon are sequentially arranged, and a transfer channel (not shown) is formed thereunder, and the transfer channel has a conductivity type opposite to that of the substrate (not shown). It is electrically isolated by an isolation region 7 made of an impurity region. The transfer electrodes 6a and 6c are connected to the input pins 11a and 11c via selection lines SLa and SLc, which are metal wirings, respectively. On the other hand, the transfer electrodes 6b and 6d are connected to one of the input pins 14b and 14d via selection lines SLb and SLd which are metal wirings. The line selection circuit 3 determines which one is connected. That is, the transfer electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d are connected to the selection lines SLa, SLb, SLc, and SLd, respectively, and four-phase vertical transfer clocks φV1 to φV4 are transferred to the four transfer electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d. The signal charge is transferred in the vertical transfer direction.

図3は、図2の垂直シフトレジスタ回路2の単位セル回路2−1の構成要素を示すブロック図である。図3において、単位セル回路2−1は、NMOSトランジスタである伝達ゲート21a、21bと、インバータ22a、22bとを備えて構成され、インバータ22bと、伝達ゲート21bと、インバータ22aと、伝達ゲート21aとはそれぞれ直列接続される。ここで、伝達ゲート21aのドレイン端子(図示せず)は、金属配線18cを介して入力ピン19cに接続され、伝達ゲート21aのソース端子(図示せず)は、インバータ22aの入力端子(図示せず)に接続される。また、伝達ゲート21aのゲート端子(図示せず)は、金属配線18aを介して入力ピン19aに接続される。   FIG. 3 is a block diagram showing components of the unit cell circuit 2-1 of the vertical shift register circuit 2 of FIG. In FIG. 3, the unit cell circuit 2-1 includes transmission gates 21a and 21b, which are NMOS transistors, and inverters 22a and 22b. The inverter 22b, the transmission gate 21b, the inverter 22a, and the transmission gate 21a. Are connected in series. Here, the drain terminal (not shown) of the transmission gate 21a is connected to the input pin 19c via the metal wiring 18c, and the source terminal (not shown) of the transmission gate 21a is the input terminal (not shown) of the inverter 22a. Connected). Further, the gate terminal (not shown) of the transmission gate 21a is connected to the input pin 19a through the metal wiring 18a.

図3において、インバータ22aの出力端子(図示せず)は、伝達ゲート21bのドレイン端子(図示せず)に接続され、伝達ゲート21bのソース端子(図示せず)は、インバータ22bの入力端子(図示せず)に接続される。伝達ゲート21bのゲート端子(図示せず)は、金属配線18bを介して入力ピン19bに接続される。インバータ22bの出力端子(図示せず)は、金属配線16を介して、後述する図4の単位セル回路3−1に接続される。なお、図1の単位セル回路2−2〜2−8は、単位セル回路2−1に比較すると、伝達ゲート21aのドレイン端子がインバータ22bの出力端子に接続されることが相違する。ここで、垂直シフトレジスタ回路2は、TDI転送段指定信号φTSが入力ピン19cから入力され、トリガークロック信号φT1、φT2に基づいて、単位セル回路を一段ずつ進んでいく。すなわち、入力ピン19cから入力されたTDI転送段指定信号φTSの1つのクロックパターンのデータが垂直シフトレジスタ回路2に保持される。   In FIG. 3, the output terminal (not shown) of the inverter 22a is connected to the drain terminal (not shown) of the transmission gate 21b, and the source terminal (not shown) of the transmission gate 21b is the input terminal (not shown) of the inverter 22b. (Not shown). A gate terminal (not shown) of the transmission gate 21b is connected to the input pin 19b through the metal wiring 18b. An output terminal (not shown) of the inverter 22b is connected to the unit cell circuit 3-1 of FIG. 1 is different from the unit cell circuit 2-1 in that the drain terminal of the transmission gate 21a is connected to the output terminal of the inverter 22b. Here, the vertical shift register circuit 2 receives the TDI transfer stage designation signal φTS from the input pin 19c, and advances the unit cell circuit step by step based on the trigger clock signals φT1 and φT2. That is, data of one clock pattern of the TDI transfer stage designation signal φTS input from the input pin 19c is held in the vertical shift register circuit 2.

図4は、図2のライン選択回路3の単位セル回路3−1の構成要素を示すブロック図である。図4において、単位セル回路3−1は、1個のNMOSトランジスタ32aと1個のPMOSトランジスタ33aとから構成されるトランスミッションゲート34aと、1個のNMOSトランジスタ32bと1個のPMOSトランジスタ33bとから構成されるトランスミッションゲート34bと、1個のNMOSトランジスタ32cと1個のPMOSトランジスタ33cとから構成されるトランスミッションゲート34cと、1個のNMOSトランジスタ32dと1個のPMOSトランジスタ33dとから構成されるトランスミッションゲート34dと、トランスミッションゲート34aのゲート端子とトランスミッションゲート34bのゲート端子とに出力端子が接続されるインバータ31aと、トランスミッションゲート34cのゲート端子とトランスミッションゲート34dのゲート端子とに出力端子が接続されるインバータ31bとを備えて構成される。   FIG. 4 is a block diagram showing components of the unit cell circuit 3-1 of the line selection circuit 3 of FIG. 4, the unit cell circuit 3-1 includes a transmission gate 34a composed of one NMOS transistor 32a and one PMOS transistor 33a, one NMOS transistor 32b, and one PMOS transistor 33b. A transmission gate 34b configured, a transmission gate 34c configured by one NMOS transistor 32c and a PMOS transistor 33c, a transmission configured by one NMOS transistor 32d and one PMOS transistor 33d. Gate 34d, inverter 31a having an output terminal connected to the gate terminal of transmission gate 34a and the gate terminal of transmission gate 34b, and the gate of transmission gate 34c. It constructed an inverter 31b for gate terminal and the output terminal of the terminal and the transmission gate 34d is connected.

図4において、トランスミッションゲート34aとトランスミッションゲート34bとの一端は、転送電極6bに接続される選択線SLbに接続され、トランスミッションゲート34aの他端は、金属配線13bを介して入力ピン14bに接続され、トランスミッションゲート34bの他端は、金属配線13dを介して入力ピン14dに接続される。また、トランスミッションゲート34cとトランスミッションゲート34dとの一端は、転送電極6dに接続される選択線SLdに接続され、トランスミッションゲート34cの他端は、金属配線13dを介して入力ピン14dに接続され、トランスミッションゲート34dの他端は、金属配線13bを介して入力ピン14bに接続される。   In FIG. 4, one end of the transmission gate 34a and the transmission gate 34b is connected to the selection line SLb connected to the transfer electrode 6b, and the other end of the transmission gate 34a is connected to the input pin 14b via the metal wiring 13b. The other end of the transmission gate 34b is connected to the input pin 14d through the metal wiring 13d. One end of the transmission gate 34c and the transmission gate 34d is connected to the selection line SLd connected to the transfer electrode 6d, and the other end of the transmission gate 34c is connected to the input pin 14d via the metal wiring 13d. The other end of the gate 34d is connected to the input pin 14b through the metal wiring 13b.

トランスミッションゲート34a、34cのNMOSトランジスタ32a、32cの入力ゲート、並びにトランスミッションゲート34bのPMOSトランジスタ33bの入力ゲート及びトランスミッションゲート34cのNMOSトランジスタ32cの入力ゲートは、金属配線16を介して、上述した図3の単位セル回路2−1に接続される。また、トランスミッションゲート34aのNMOSトランジスタ32aの入力ゲートと、トランスミッションゲート34dのPMOSトランジスタ33dの入力ゲートと、インバータ31a、31bの入力端子とはそれぞれ接続される。   The input gates of the NMOS transistors 32a and 32c of the transmission gates 34a and 34c, the input gate of the PMOS transistor 33b of the transmission gate 34b, and the input gate of the NMOS transistor 32c of the transmission gate 34c are connected to the above-described FIG. To the unit cell circuit 2-1. The input gate of the NMOS transistor 32a of the transmission gate 34a, the input gate of the PMOS transistor 33d of the transmission gate 34d, and the input terminals of the inverters 31a and 31b are connected to each other.

以上のように構成されたCCDイメージセンサの動作について以下に説明する。以下の説明では垂直転送クロックφV1〜垂直転送クロックφV4、TDI転送段指定信号φTSに含まれる選択信号、トリガークロック信号φT1、φT2の信号レベルは、ハイレベルもしくはローレベルとした。なお、これらの信号レベルは、ハイレベル及びローレベルの2値信号以外の第1又は第2のレベルを有する2値信号であってもよい。   The operation of the CCD image sensor configured as described above will be described below. In the following description, the signal levels of the vertical transfer clock φV1 to the vertical transfer clock φV4, the selection signal included in the TDI transfer stage designation signal φTS, and the trigger clock signals φT1 and φT2 are set to the high level or the low level. Note that these signal levels may be binary signals having first or second levels other than binary signals of high level and low level.

図5は、図2の転送電極6に入力される垂直転送クロックφV1、φV2、φV3、φV4の時間tに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。すなわち、図1の4相駆動のCCDイメージセンサに入力される垂直転送クロックφV1、φV2、φV3、φV4のタイミングチャートである。   FIG. 5 is a time axis waveform diagram showing changes in signal level with respect to time t of vertical transfer clocks φV1, φV2, φV3, and φV4 inputted to the transfer electrode 6 of FIG. That is, it is a timing chart of vertical transfer clocks φV1, φV2, φV3, and φV4 inputted to the four-phase driving CCD image sensor of FIG.

図5において、垂直転送クロックφV1〜φV4をCCDイメージセンサの駆動クロックとして転送電極6a〜6dに入力する。ここで、垂直転送クロックφV1と垂直転送クロックφV3、及び垂直転送クロックφV2と垂直転送クロックφV4とは、互いに位相が180度ずれた逆相の関係にあり、それぞれがペアを構成する。以下説明する。   In FIG. 5, vertical transfer clocks φV1 to φV4 are input to transfer electrodes 6a to 6d as drive clocks for the CCD image sensor. Here, the vertical transfer clock φV1 and the vertical transfer clock φV3, and the vertical transfer clock φV2 and the vertical transfer clock φV4 are in a phase relationship that is 180 degrees out of phase with each other, and each constitutes a pair. This will be described below.

時間t1〜時間t5では、4つの転送電極6a、6b、6c、6dに対して、順に垂直転送クロックφV1、垂直転送クロックφV2、垂直転送クロックφV3、垂直転送クロックφV4を入力する場合には、信号電荷は下方向にある電荷蓄積回路4に転送される。また、時間t1〜時間t5において、4つの転送電極6a、6b、6c、6dに対して、順に垂直転送クロックφV1、垂直転送クロックφV4、垂直転送クロックφV3、垂直転送クロックφV2を入力する場合には、信号電荷は上方向にある電荷蓄積回路4に転送される。すなわち、CCDイメージセンサでは、4つの転送電極6a、6b、6c、6dに入力する垂直転送クロックφV1、φV2、φV3、φV4のうち、例えば垂直転送クロックφV2と垂直転送クロックφV4とを入れ替えることによって、信号電荷の垂直転送の方向を反転させる。従って、TDI段数を2分した第1の段数及び第2の段数を制御することが可能となる。   From time t1 to time t5, when the vertical transfer clock φV1, the vertical transfer clock φV2, the vertical transfer clock φV3, and the vertical transfer clock φV4 are sequentially input to the four transfer electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d, The charge is transferred to the charge storage circuit 4 in the downward direction. In addition, when the vertical transfer clock φV1, the vertical transfer clock φV4, the vertical transfer clock φV3, and the vertical transfer clock φV2 are sequentially input to the four transfer electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d from time t1 to time t5. The signal charge is transferred to the charge storage circuit 4 in the upward direction. That is, in the CCD image sensor, among the vertical transfer clocks φV1, φV2, φV3, and φV4 that are input to the four transfer electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d, for example, the vertical transfer clock φV2 and the vertical transfer clock φV4 are replaced. The direction of vertical transfer of signal charge is reversed. Therefore, it is possible to control the first stage number and the second stage number obtained by dividing the TDI stage number by two.

図3の垂直シフトレジスタ回路2の単位セル回路2−1の動作について説明する。   The operation of the unit cell circuit 2-1 of the vertical shift register circuit 2 of FIG. 3 will be described.

トリガークロック信号φT1をハイレベルにすると、伝達ゲート21aがオンして前段の出力がインバータ22aに入力され、インバータ22aの出力は前段の反転出力となる。なお、単位セル回路2−1が1段目の場合は、前段の出力ではなく入力ピン19cに入力するTDI転送段指定信号φTSがインバータ22aに入力され、インバータ22aの出力はTDI転送段指定信号φTSの反転出力となる。次に、トリガークロック信号φT1をローレベルにすると伝達ゲート21aがオフとなり、インバータ22aの入力および出力はそのままの状態で保持される。次に、入力ピン19bに入力するトリガークロック信号φT2をハイレベルにすると、伝達ゲート22bがオンしてインバータ22aの出力がインバータ22bに入力され、インバータ22bの出力はインバータ22aの反転出力となる。この出力が単位セル回路2−1からの出力信号として、ライン選択回路3の単位セル回路3−1に伝達される。次に、トリガークロック信号φT2をローレベルにすると伝達ゲート21bがオフとなり、インバータ22bの入力及び出力はそのままの状態で保持される。さらにトリガークロック信号φT1をハイレベルにすると、これまでの一連の動作が繰り返される。なお、垂直シフトレジスタ回路2の単位セル回路2−2〜2−8の動作は、上述した単位セル回路2−1と同様である。   When the trigger clock signal φT1 is set to the high level, the transmission gate 21a is turned on and the output of the previous stage is input to the inverter 22a, and the output of the inverter 22a becomes the inverted output of the previous stage. When the unit cell circuit 2-1 is in the first stage, the TDI transfer stage designation signal φTS input to the input pin 19c is input to the inverter 22a instead of the output of the previous stage, and the output of the inverter 22a is the TDI transfer stage designation signal. φTS inverted output. Next, when the trigger clock signal φT1 is set to the low level, the transmission gate 21a is turned off, and the input and output of the inverter 22a are held as they are. Next, when the trigger clock signal φT2 input to the input pin 19b is set to the high level, the transmission gate 22b is turned on, the output of the inverter 22a is input to the inverter 22b, and the output of the inverter 22b becomes the inverted output of the inverter 22a. This output is transmitted to the unit cell circuit 3-1 of the line selection circuit 3 as an output signal from the unit cell circuit 2-1. Next, when the trigger clock signal φT2 is set to the low level, the transmission gate 21b is turned off, and the input and output of the inverter 22b are held as they are. Further, when the trigger clock signal φT1 is set to the high level, the series of operations so far are repeated. The operations of the unit cell circuits 2-2 to 2-8 of the vertical shift register circuit 2 are the same as those of the unit cell circuit 2-1 described above.

上述したように、垂直シフトレジスタ回路2では、入力ピン19cから入力されるTDI転送段指定信号φTSのクロックパルスが1段ずつ順に次段へと伝達されて、各単位セル回路2−1〜2−8からの出力信号として、ライン選択回路3の単位セル回路3−1〜3−4にそれぞれ伝達される。   As described above, in the vertical shift register circuit 2, the clock pulses of the TDI transfer stage designation signal φTS input from the input pin 19c are sequentially transmitted to the next stage one by one, and each unit cell circuit 2-1 to 2 is transmitted. The output signal from −8 is transmitted to the unit cell circuits 3-1 to 3-4 of the line selection circuit 3, respectively.

次に、図4のライン選択回路3の単位セル回路3−1の動作について説明する。   Next, the operation of the unit cell circuit 3-1 of the line selection circuit 3 in FIG. 4 will be described.

単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルがハイレベルのとき、トランスミッションゲート34aがオンとなり、入力ピン14bが選択線SLbに接続され、転送電極6bに垂直転送クロックφV2が入力される。また、単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルがローレベルのとき、トランスミッションゲート34bがオンとなり、入力ピン14dが選択線SLbに接続され、転送電極6bに垂直転送クロックφV4が入力される。   When the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1 is high, the transmission gate 34a is turned on, the input pin 14b is connected to the selection line SLb, and the vertical transfer clock φV2 is input to the transfer electrode 6b. When the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1 is low, the transmission gate 34b is turned on, the input pin 14d is connected to the selection line SLb, and the vertical transfer clock φV4 is input to the transfer electrode 6b. The

単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルがハイレベルのとき、トランスミッションゲート34cがオンとなり、入力ピン14dが選択線SLdに接続され、転送電極6dに垂直転送クロックφV4が入力される。また、単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルがローレベルのとき、トランスミッションゲート34dがオンとなり、入力ピン14bが選択線SLdに接続され、転送電極6dに垂直転送クロックφV2が入力される。   When the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1 is high, the transmission gate 34c is turned on, the input pin 14d is connected to the selection line SLd, and the vertical transfer clock φV4 is input to the transfer electrode 6d. When the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1 is low, the transmission gate 34d is turned on, the input pin 14b is connected to the selection line SLd, and the vertical transfer clock φV2 is input to the transfer electrode 6d. The

上述したように、ライン選択回路3の単位セル回路3−1〜3−8は、単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルに基づいて、転送電極(6b、6d)に入力する垂直転送クロック(φV2、φV4)を入れ替えるように制御する。すなわち、ライン選択回路3は、各選択信号に基づいて、複数の垂直転送クロックのうち所定対の垂直転送クロックを互いに入れ替えるか否かを行うことにより、第1の段数及び第2の段数を決定するように制御する。   As described above, the unit cell circuits 3-1 to 3-8 of the line selection circuit 3 are vertically input to the transfer electrodes (6b, 6d) based on the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1. Control is performed so that the transfer clocks (φV2, φV4) are switched. That is, the line selection circuit 3 determines the number of first stages and the number of second stages by determining whether or not to replace a predetermined pair of vertical transfer clocks among a plurality of vertical transfer clocks based on each selection signal. Control to do.

図6は、図2の垂直シフトレジスタ回路2に入力されるTDI転送段指定信号φTS及びトリガークロック信号φT1、φT2の時間tに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図7は、図6の各時間t1〜t8における垂直シフトレジスタ回路2の状態を示す模式図である。ここで、入力されるTDI転送段指定信号φTSは、CCDイメージセンサへの入力クロックを示すクロックパルスであり、図7は、各時刻t1〜t8での垂直シフトレジスタ回路2の出力信号を時系列ごとに示す。   FIG. 6 is a time axis waveform diagram showing changes in signal level with respect to time t of the TDI transfer stage designation signal φTS and the trigger clock signals φT1 and φT2 input to the vertical shift register circuit 2 of FIG. It is a schematic diagram which shows the state of the vertical shift register circuit 2 in each time t1-t8 of FIG. Here, the input TDI transfer stage designation signal φTS is a clock pulse indicating an input clock to the CCD image sensor, and FIG. 7 shows the output signal of the vertical shift register circuit 2 at time t1 to t8 in time series. Shown for each.

図6及び図7において、時間t0では、シフトレジスタ回路4を初期化する。次に、時間t1では、TDI転送段指定信号φTSをローレベルにしたまま、トリガークロック信号φT1、φT2を順番にハイレベルにする。その結果、時間t1では単位セル回路4−1からの出力信号の信号レベルがローレベルに設定される。時間t2では、TDI転送段指定信号φTSをローレベルにしたまま、トリガークロック信号φT1、φT2を順番にハイレベルにする。その結果、時間t2では単位セル回路2−1からの出力信号の信号レベルがローレベルに設定され、単位セル回路2−1が保持する信号レベルローレベルが一段進み、単位セル回路2−2からの出力信号の信号レベルはローレベルとなる。時間t3では、TDI転送段指定信号φTSをローレベルにしたまま、トリガークロック信号φT1、φT2を順番にハイレベルにする。その結果、時間t3では単位セル回路4−1からの出力信号の信号レベルがローレベルに設定され、単位セル回路2−1が保持する信号レベルローレベル及び単位セル回路2−2が保持する信号レベルローレベルがそれぞれ一段ずつ進み、単位セル回路2−2からの出力信号の信号レベルローレベルとなり、単位セル回路2−3からの出力信号の信号レベルローレベルとなる。以下同様であり、時間t8では、図2の垂直シフトレジスタ回路2に入力されるTDI転送段指定信号φTSが模式的に表される。本実施の形態では、TDI転送段指定信号φTSは、順方向読み出しの段数(第1の段数)を3段に制御する(TDI転送段指定信号φTSは、逆方向読み出しの段数(第2の段数)を5段に制御する。)。ここで、CCDイメージセンサのライン選択回路3の単位セル回路3−1〜3−8に伝達される信号レベルが図示される。以下簡単に説明する。   6 and 7, the shift register circuit 4 is initialized at time t0. Next, at time t1, the trigger clock signals φT1 and φT2 are sequentially set to the high level while the TDI transfer stage specifying signal φTS is kept at the low level. As a result, at time t1, the signal level of the output signal from the unit cell circuit 4-1 is set to a low level. At time t2, the trigger clock signals φT1 and φT2 are sequentially set to the high level while the TDI transfer stage designation signal φTS is kept at the low level. As a result, at time t2, the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-1 is set to a low level, the signal level held by the unit cell circuit 2-1 advances by one step, and the unit cell circuit 2-2 The signal level of the output signal is low. At time t3, the trigger clock signals φT1 and φT2 are sequentially set to the high level while the TDI transfer stage designation signal φTS is kept at the low level. As a result, at time t3, the signal level of the output signal from the unit cell circuit 4-1 is set to a low level, the signal level held by the unit cell circuit 2-1 and the signal held by the unit cell circuit 2-2. The level low level advances by one stage, the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-2 becomes low level, and the signal level of the output signal from the unit cell circuit 2-3 becomes low level. The same applies to the following, and at time t8, the TDI transfer stage designation signal φTS input to the vertical shift register circuit 2 of FIG. 2 is schematically represented. In the present embodiment, the TDI transfer stage designating signal φTS controls the number of forward reading stages (first stage number) to 3 (TDI transfer stage designating signal φTS is the number of backward reading stages (second stage number). ) Is controlled to 5 stages.). Here, signal levels transmitted to the unit cell circuits 3-1 to 3-8 of the line selection circuit 3 of the CCD image sensor are illustrated. This will be briefly described below.

垂直シフトレジスタ回路2にTDI転送段指定信号φTSの1つのクロックパターンのシグナルがすべて揃った時点で、CCDイメージセンサのライン選択回路3に同時に当該シグナルを与える。これによりCCDイメージセンサの第1の段数及び第2の段数が決定され、撮像モードに移行する。   When all the signals of one clock pattern of the TDI transfer stage designation signal φTS are prepared in the vertical shift register circuit 2, the signals are simultaneously given to the line selection circuit 3 of the CCD image sensor. As a result, the first stage number and the second stage number of the CCD image sensor are determined, and the imaging mode is entered.

以上の実施の形態に係るCCDイメージセンサによれば、2段数の水平転送により順方向読み出しと逆方向読み出しとを実現できるので、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることができる。従って、リモートセンシングにおける多地点撮像のための機動性の能力を大きく向上させることが可能となる。   According to the CCD image sensor according to the above-described embodiment, forward reading and backward reading can be realized by two-stage horizontal transfer, so that the charge transfer timing can be synchronized with the movement timing of the subject. Therefore, it is possible to greatly improve the mobility capability for multipoint imaging in remote sensing.

また、各画素群は、所定の数の画素群が列方向に連続して配置されないように、行方向に移動して配置され、当該移動により空いた領域にTDI段数設定回路部を配置する。従って、TDI段数設定回路部42と転送電極との間の配線長を小さくできるので、TDI段数設定回路部42と転送電極との間の配線の時定数による垂直転送クロックの波形になまりが発生せず、正常な電荷転送を行うことができる。   In addition, each pixel group is arranged by moving in the row direction so that a predetermined number of pixel groups are not continuously arranged in the column direction, and the TDI stage number setting circuit unit is arranged in an area vacated by the movement. Accordingly, since the wiring length between the TDI stage number setting circuit unit 42 and the transfer electrode can be reduced, the waveform of the vertical transfer clock due to the time constant of the wiring between the TDI stage number setting circuit unit 42 and the transfer electrode can be generated. Therefore, normal charge transfer can be performed.

なお、上述した本実施の形態では、TDI段数を8段に設定したが、本発明はこれに限らず、CCDイメージセンサのTDI段数は任意の値にそれぞれ設定されてもよい。この場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment described above, the number of TDI stages is set to eight. However, the present invention is not limited to this, and the number of TDI stages of the CCD image sensor may be set to an arbitrary value. Even in this case, the same effect as the present embodiment can be obtained.

実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係るCCDイメージセンサのパターンレイアウト図である。図8において、図1のCCDイメージセンサのパターンレイアウト図に比較すると、複数の画素群41は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第4、第5及び第6の画素群グループをさらに含む。ここで、第1のパターンレイアウト30は、画素群P11〜P13、P15〜P17、P24、P28を含み、第2のパターンレイアウト40は、画素群P22、P26、P31、P33〜P35、P37を含む。なお、第1のパターンレイアウト30は、実施の形態1に係るCCDイメージセンサと同一である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a pattern layout diagram of the CCD image sensor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, compared with the pattern layout diagram of the CCD image sensor of FIG. 1, the plurality of pixel groups 41 includes fourth, fifth and fifth pixel groups each having a predetermined natural number of pixel groups arranged continuously in the column direction. It further includes 6 pixel group groups. Here, the first pattern layout 30 includes pixel groups P11 to P13, P15 to P17, P24, and P28, and the second pattern layout 40 includes pixel groups P22, P26, P31, P33 to P35, and P37. . The first pattern layout 30 is the same as that of the CCD image sensor according to the first embodiment.

図8において、画素群P11は画素群P31に対応し、画素群P12は画素群P22に対応し、画素群P13は画素群P33に対応し、画素群P24は画素群P34に対応し、画素群P15は画素群P35に対応し、画素群P16は画素群P26に対応し、画素群P17は画素群P37に対応する。ここで、第1〜第3の画素群グループの各画素群は、当該各画素群に対応した、第4〜第6の画素群グループの各画素群に対して列方向に1/2画素ピッチだけずらして配置される。   In FIG. 8, the pixel group P11 corresponds to the pixel group P31, the pixel group P12 corresponds to the pixel group P22, the pixel group P13 corresponds to the pixel group P33, the pixel group P24 corresponds to the pixel group P34, and the pixel group P15 corresponds to the pixel group P35, the pixel group P16 corresponds to the pixel group P26, and the pixel group P17 corresponds to the pixel group P37. Here, each pixel group of the first to third pixel group groups is ½ pixel pitch in the column direction with respect to each pixel group of the fourth to sixth pixel group groups corresponding to each pixel group. It is arranged by shifting only.

図8では、3行目において、水平方向に画素群P31、P33〜P35、P37を配置した後、所定の自然数以上の画素群41が列方向に連続して配置されないように、2行目に画素群P22、26をそれぞれ移動して配置する。この移動により空いた領域を利用して、画素群41の列方向の一端に(もしくは両端でもよい)隣接してTDI段数設定回路部42が配置される。すなわち、第5の画素群グループ(画素群P33〜P35)は、第3の画素群グループ(画素群P24)に隣接し、第4の画素群グループ(画素群P31)と同一の行において第4の画素群グループ(画素群P31)とは所定の間隔だけ離隔するように配置される。また、第6の画素群グループ(画素群P22)は、当該間隔に対応する列において、第3の画素群グループ(画素群P24)と同一の行に配置される。また、TDI段数設定回路部42は、第4の画素群グループ、第5の画素群グループ、及び第6の画素群グループの列方向の左端に(少なくとも一端でもよい)隣接してそれぞれ配置される。図8では、TDI段数設定回路部42は、第4の画素群グループ〜第6の画素群グループの列方向の一端に隣接してそれぞれ配置される。また、自然数n行、自然数m列の画素群41を画素群Pnmとする。   In FIG. 8, in the third row, after the pixel groups P31, P33 to P35, and P37 are arranged in the horizontal direction, the second row is arranged so that the pixel groups 41 of a predetermined natural number or more are not continuously arranged in the column direction. The pixel groups P22 and P26 are moved and arranged. The TDI stage number setting circuit unit 42 is arranged adjacent to one end (or both ends) of the pixel group 41 in the column direction using the area vacated by this movement. That is, the fifth pixel group (pixel groups P33 to P35) is adjacent to the third pixel group (pixel group P24), and is the fourth in the same row as the fourth pixel group (pixel group P31). The pixel group group (pixel group P31) is arranged so as to be separated by a predetermined distance. The sixth pixel group group (pixel group P22) is arranged in the same row as the third pixel group group (pixel group P24) in the column corresponding to the interval. In addition, the TDI stage number setting circuit unit 42 is disposed adjacent to (at least one end of) the column direction left ends of the fourth pixel group group, the fifth pixel group group, and the sixth pixel group group. . In FIG. 8, the TDI stage number setting circuit unit 42 is disposed adjacent to one end in the column direction of the fourth pixel group group to the sixth pixel group group. A pixel group 41 having a natural number n rows and a natural number m columns is defined as a pixel group Pnm.

なお、3行目の画素群41の行方向の配置位置は、2行目の画素群41とより接近させることにより、CCDイメージセンサのチップサイズをより小さくできる。また、TDI段数設定回路42を第1の画素群グループ〜第3の画素群グループの列方向の両端に形成すれば、TDI段数設定回路部42が第1の画素群グループ〜第3の画素群グループの列方向の一端に隣接して配置した場合と比較すると、垂直転送クロックの波形のなまりがより発生しにくくなる。   It should be noted that the chip size of the CCD image sensor can be made smaller by making the arrangement position of the pixel group 41 in the third row closer to the pixel group 41 in the second row. Further, if the TDI stage number setting circuits 42 are formed at both ends in the column direction of the first pixel group group to the third pixel group group, the TDI stage number setting circuit unit 42 can be used for the first pixel group group to the third pixel group. Compared with the case where the group is arranged adjacent to one end in the column direction, the rounding of the waveform of the vertical transfer clock is less likely to occur.

図9(a)は、図8のCCDイメージセンサのパターンレイアウトの模式図であり、図9(b)は、図9(a)のCCDイメージセンサの出力データの模式図である。図9(a)、図9(b)では、TDI段数を1段、水平画素数を4とした時の画素群を用いて、オーバーサンプリング機能の動作を示している。   FIG. 9A is a schematic diagram of a pattern layout of the CCD image sensor of FIG. 8, and FIG. 9B is a schematic diagram of output data of the CCD image sensor of FIG. 9A. 9A and 9B show the operation of the oversampling function using a pixel group when the number of TDI stages is one and the number of horizontal pixels is four.

例えば、第1のパターンレイアウト30の画素301は、第2のパターンレイアウト40の画素401とは1/2画素ピッチだけ列方向にすれて配置される。この2つのパターンレイアウト30、40の出力データを合成して得られたデータがデータ501〜508である。例えば、データ501は第1のパターンレイアウト30の画素301のデータを採用する。データ502は第2のパターンレイアウト40の画素401のデータを採用する。データ501とデータ502との水平方向のピッチは、第1のパターンレイアウト30と第2のパターンレイアウト40(例えば画素301、画素302)の画素ピッチの1/2とする。以下同様に第1のパターンレイアウト30及び第2のパターンレイアウト40からのデータを順次用いる。このようにして、1/2画素ピッチずれた2つのパターンレイアウト30、40の出力により、画素ピッチ以下の分解能を実現でき、分解能の向上(オーバーサンプリング機能)を実現することが可能となる。   For example, the pixels 301 of the first pattern layout 30 are arranged at a ½ pixel pitch from the pixels 401 of the second pattern layout 40 in the column direction. Data 501 to 508 are obtained by combining the output data of the two pattern layouts 30 and 40. For example, the data 501 employs data of the pixel 301 of the first pattern layout 30. As the data 502, the data of the pixel 401 of the second pattern layout 40 is adopted. The horizontal pitch between the data 501 and the data 502 is set to ½ of the pixel pitch of the first pattern layout 30 and the second pattern layout 40 (for example, the pixel 301 and the pixel 302). Similarly, data from the first pattern layout 30 and the second pattern layout 40 are sequentially used. In this way, the output of the two pattern layouts 30 and 40 shifted by ½ pixel pitch can realize a resolution equal to or lower than the pixel pitch, and can improve the resolution (oversampling function).

なお、上述したオーバーサンプリング機能の動作は一例であり、隣接した画素の出力データに対して補間計算を行うか、もしくは種々のデータを合成することにより分解能の向上を図ることが可能である。   Note that the above-described operation of the oversampling function is merely an example, and it is possible to improve the resolution by performing interpolation calculation on output data of adjacent pixels or by combining various data.

以上の実施形態に係るパターンレイアウトを用いれば、実施の形態1に比較すると、1/2画素ピッチずれた2つのCCDイメージセンサからの出力信号を用いるので、画素ピッチ以下の分解能を実現でき、分解能の向上(オーバーサンプリング機能)を実現することが可能となる。   If the pattern layout according to the above embodiment is used, the output signals from the two CCD image sensors shifted by 1/2 pixel pitch are used as compared with the first embodiment, so that the resolution below the pixel pitch can be realized. (Oversampling function) can be realized.

以上詳述したように、本発明に係るCCDイメージセンサによれば、2段数の水平転送により順方向読み出しと逆方向読み出しとを実現できるので、電荷転送のタイミングを被写体の移動タイミングに同期させることができる。従って、リモートセンシングでの多地点撮像のための機動性の能力を大きく向上させることが可能となる。   As described above in detail, according to the CCD image sensor according to the present invention, forward reading and backward reading can be realized by two-stage horizontal transfer, so that the charge transfer timing is synchronized with the movement timing of the subject. Can do. Therefore, it is possible to greatly improve the mobility capability for multi-point imaging by remote sensing.

1 画素、2 垂直シフトレジスタ回路、2−1〜2−8 単位セル回路、3 ライン選択回路、3−1〜3−8 単位セル回路、4 電荷蓄積回路、5 水平CCD回路、6,6a,6b,6c,6d 転送電極、7 分離領域、15 出力回路、22a,22b,31a,31b インバータ、21a,21b 伝達ゲート、32a,32b,32c,32d NMOSトランジスタ、33a,33b,33c,33d PMOSトランジスタ、34a,34b,34c,34d トランスミッションゲート、41 画素群、42 TDI段数設定回路部、43 水平転送部、44 電荷蓄積回路部、45 出力回路部、100 CCD撮像部。   1 pixel, 2 vertical shift register circuit, 2-1 to 2-8 unit cell circuit, 3 line selection circuit, 3-1 to 3-8 unit cell circuit, 4 charge storage circuit, 5 horizontal CCD circuit, 6, 6a, 6b, 6c, 6d transfer electrode, 7 isolation region, 15 output circuit, 22a, 22b, 31a, 31b inverter, 21a, 21b transmission gate, 32a, 32b, 32c, 32d NMOS transistor, 33a, 33b, 33c, 33d PMOS transistor , 34a, 34b, 34c, 34d Transmission gate, 41 pixel group, 42 TDI stage number setting circuit section, 43 horizontal transfer section, 44 charge storage circuit section, 45 output circuit section, 100 CCD imaging section.

Claims (7)

光電変換を行って発生した電荷を時間遅延積分してそれぞれ複数の垂直転送クロックを用いて垂直転送するための複数の画素が2次元配列された複数の画素群と、
上記複数の垂直転送クロックと上記複数の画素群内の複数の転送電極との接続状態を表す複数の選択信号に基づいて、所定のTDI段数を第1の段数及び第2の段数に分割して設定するTDI段数設定回路部を備えたCCDイメージセンサであって、
上記複数の画素群は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第1、第2及び第3の画素群グループを含み、
上記第2の画素群グループは、上記第1の画素群グループと同一の行において上記第1の画素群グループとは所定の間隔だけ離隔するように配置され、
上記第3の画素群グループは、上記間隔に対応する列において、上記第1の画素群グループ及び上記第2の画素群グループに隣接する行に配置され、
上記TDI段数設定回路部は、上記第1の画素群グループ、上記第2の画素群グループ、及び上記第3の画素群グループの列方向の少なくとも各一端に隣接してそれぞれ配置されることを特徴とするCCDイメージセンサ。
A plurality of pixel groups in which a plurality of pixels for two-dimensionally arranging a plurality of pixels for performing vertical transfer using a plurality of vertical transfer clocks by time-delay integrating charges generated by performing photoelectric conversion;
Based on a plurality of selection signals indicating connection states between the plurality of vertical transfer clocks and a plurality of transfer electrodes in the plurality of pixel groups, a predetermined number of TDI stages is divided into a first stage number and a second stage number. A CCD image sensor having a TDI stage number setting circuit unit to be set,
The plurality of pixel groups include first, second, and third pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction,
The second pixel group group is arranged to be separated from the first pixel group group by a predetermined interval in the same row as the first pixel group group.
The third pixel group group is arranged in a row adjacent to the first pixel group group and the second pixel group group in a column corresponding to the interval,
The TDI stage number setting circuit section is disposed adjacent to at least one end in the column direction of the first pixel group, the second pixel group, and the third pixel group, respectively. CCD image sensor.
上記複数の画素群は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第4、第5及び第6の画素群グループをさらに含み、
上記第5の画素群グループは、上記第3の画素群グループに隣接し、上記第4の画素群グループと同一の行において上記第4の画素群グループとは所定の間隔だけ離隔するように配置され、
上記第6の画素群グループは、上記間隔に対応する列において、上記第3の画素群グループと同一の行に配置され、
上記第1〜第3の画素群グループの各画素群は、当該各画素群に対応した、上記第4〜第6の画素群グループの各画素群に対して列方向に1/2画素ピッチだけずらして配置されることを特徴とする請求項1記載のCCDイメージセンサ。
The plurality of pixel groups further include fourth, fifth, and sixth pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction,
The fifth pixel group group is adjacent to the third pixel group group, and is arranged to be separated from the fourth pixel group group by a predetermined interval in the same row as the fourth pixel group group. And
The sixth pixel group group is arranged in the same row as the third pixel group group in a column corresponding to the interval,
The pixel groups of the first to third pixel group groups are each ½ pixel pitch in the column direction with respect to the pixel groups of the fourth to sixth pixel group groups corresponding to the pixel groups. The CCD image sensor according to claim 1, wherein the CCD image sensor is shifted and arranged.
上記各転送電極にそれぞれ接続された複数の選択線をさらに備え、
上記TDI段数設定回路部は、
上記各選択線に接続され、上記複数の選択信号に基づいて、上記各垂直転送クロックを所定の上記各選択線に接続するライン選択回路と、
複数の単位セル回路から構成され、上記ライン選択回路における上記各垂直転送クロックの接続状態を表す上記複数の選択信号を対応する単位セル回路に保持する垂直シフトレジスタ回路とを備えることを特徴とする請求項1または2記載のCCDイメージセンサ。
A plurality of selection lines respectively connected to the transfer electrodes;
The TDI stage number setting circuit section is
A line selection circuit that is connected to each of the selection lines and that connects the vertical transfer clocks to the predetermined selection lines based on the plurality of selection signals;
A vertical shift register circuit configured by a plurality of unit cell circuits and holding the plurality of selection signals representing connection states of the vertical transfer clocks in the line selection circuit in the corresponding unit cell circuits. The CCD image sensor according to claim 1 or 2.
上記ライン選択回路における上記各垂直転送クロックの接続状態は、上記第1の段数及び上記第2の段数を設定する接続状態であり、
上記ライン選択回路は、上記複数の選択信号に基づいて、上記複数の垂直転送クロックのうち所定対の垂直転送クロックを互いに入れ換えるか否かを行うことにより、上記第1の段数及び上記第2の段数を設定するように制御することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載のCCDイメージセンサ。
The connection state of each vertical transfer clock in the line selection circuit is a connection state for setting the first stage number and the second stage number,
The line selection circuit determines whether to replace a predetermined pair of vertical transfer clocks among the plurality of vertical transfer clocks based on the plurality of selection signals, thereby determining the first stage number and the second stage. The CCD image sensor according to claim 1, wherein the number of stages is controlled to be set.
上記第1の段数だけ時間遅延積分して垂直転送された電荷を蓄積する第1の電荷蓄積部と、上記第2の段数だけ時間遅延積分して垂直転送された電荷を蓄積する第2の電荷蓄積部と、上記第1の電荷蓄積部に蓄積された電荷を水平転送する第1の水平転送部と、上記第2の電荷蓄積部に蓄積された電荷を水平転送する第2の水平転送部とをさらに備え、
上記第1及び第2の電荷蓄積部は、上記各画素群の行方向の両端に隣接してそれぞれ配置され、
上記第1及び第2の水平転送部は、上記第1及び上記第2の電荷蓄積部の行方向の一端に隣接してそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載のCCDイメージセンサ。
A first charge accumulator for accumulating the vertically transferred charge by time delay integration for the first stage number; and a second charge for accumulating the vertically transferred charge by time delay integration for the second stage number. An accumulation unit, a first horizontal transfer unit that horizontally transfers charges accumulated in the first charge accumulation unit, and a second horizontal transfer unit that horizontally transfers charges accumulated in the second charge accumulation unit And further comprising
The first and second charge storage units are respectively disposed adjacent to both ends of each pixel group in the row direction,
The first and second horizontal transfer units are respectively disposed adjacent to one ends of the first and second charge storage units in the row direction, respectively. The CCD image sensor according to any one of the above.
光電変換を行って発生した電荷を時間遅延積分してそれぞれ複数の垂直転送クロックを用いて垂直転送するための複数の画素が2次元配列された複数の画素群と、
上記複数の垂直転送クロックと上記複数の画素群内の複数の転送電極との接続状態を表す複数の選択信号に基づいて、所定のTDI段数を第1の段数及び第2の段数に分割して設定するTDI段数設定回路部を備えたCCDイメージセンサの画素群の配置方法であって、
上記複数の画素群は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第1、第2及び第3の画素群グループを含み、
上記方法は、
上記第1の画素群グループと同一の行において上記第1の画素群グループとは所定の間隔だけ離隔するように上記第2の画素群グループを配置するステップと、
上記間隔に対応する列において、上記第1の画素群グループ及び上記第2の画素群グループに隣接する行に上記第3の画素群グループを配置するステップと、
上記第1の画素群グループ、上記第2の画素群グループ、及び上記第3の画素群グループの列方向の少なくとも各一端に隣接して上記TDI段数設定回路部をそれぞれ配置するステップとを含むことを特徴とするCCDイメージセンサの画素群の配置方法。
A plurality of pixel groups in which a plurality of pixels for two-dimensionally arranging a plurality of pixels for performing vertical transfer using a plurality of vertical transfer clocks by time-delay integrating charges generated by performing photoelectric conversion;
Based on a plurality of selection signals indicating connection states between the plurality of vertical transfer clocks and a plurality of transfer electrodes in the plurality of pixel groups, a predetermined number of TDI stages is divided into a first stage number and a second stage number. A method for arranging a pixel group of a CCD image sensor having a TDI stage number setting circuit unit to be set,
The plurality of pixel groups include first, second, and third pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction,
The above method
Disposing the second pixel group group so as to be separated from the first pixel group group by a predetermined distance in the same row as the first pixel group group;
Disposing the third pixel group group in a row adjacent to the first pixel group group and the second pixel group group in a column corresponding to the interval;
Disposing the TDI stage number setting circuit section adjacent to at least one end in the column direction of the first pixel group group, the second pixel group group, and the third pixel group group, respectively. A method of arranging a pixel group of a CCD image sensor characterized by the above.
上記複数の画素群は、それぞれ所定の自然数の画素群が列方向に連続して配置されてなる第4、第5及び第6の画素群グループをさらに含み、
上記方法は、
上記第3の画素群グループに隣接し、上記第4の画素群グループと同一の行において上記第4の画素群グループとは所定の間隔だけ離隔するように上記第5の画素群グループを配置するステップと、
上記間隔に対応する列において、上記第3の画素群グループと同一の行に上記第6の画素群グループを配置するステップと、
上記第1〜第3の画素群グループの各画素群に対応した、上記第4〜第6の画素群グループの各画素群に対して列方向に1/2画素ピッチだけずらして上記第1〜第3の画素群グループの上記各画素群を配置するステップを含むことを特徴とする請求項6記載のCCDイメージセンサの画素群の配置方法。
The plurality of pixel groups further include fourth, fifth, and sixth pixel group groups each having a predetermined natural number of pixel groups continuously arranged in the column direction,
The above method
The fifth pixel group group is arranged adjacent to the third pixel group group and separated from the fourth pixel group group by a predetermined distance in the same row as the fourth pixel group group. Steps,
Disposing the sixth pixel group group in the same row as the third pixel group group in a column corresponding to the interval;
The first to third pixel groups corresponding to the first to third pixel group groups are shifted by a ½ pixel pitch in the column direction with respect to the pixel groups of the fourth to sixth pixel group groups. 7. The method of arranging a pixel group of a CCD image sensor according to claim 6, further comprising the step of arranging each pixel group of a third pixel group group.
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