JP2630492B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2630492B2
JP2630492B2 JP2237251A JP23725190A JP2630492B2 JP 2630492 B2 JP2630492 B2 JP 2630492B2 JP 2237251 A JP2237251 A JP 2237251A JP 23725190 A JP23725190 A JP 23725190A JP 2630492 B2 JP2630492 B2 JP 2630492B2
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電荷結合型固体撮像装置(CCD)に関し、
特に電子シャッター機能を有すると共に、垂直走査方向
の解像度を向上し、更に、該解像度の向上を実現するた
めの新規な走査読出しを行うためのシフトレジスタを備
えた電荷結合型固体撮像装置に関する。
The present invention relates to a charge-coupled solid-state imaging device (CCD),
In particular, the present invention relates to a charge-coupled solid-state imaging device having an electronic shutter function, improving the resolution in the vertical scanning direction, and further including a shift register for performing a novel scanning readout for realizing the improvement in the resolution.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電荷結合型固体撮像装置として、アコーデオン
転送方式による走査読出しを適用したフレーム転送型の
固体撮像装置(FT−CCD)が知られている(PHILIPS TEC
HNICAL REVIEW VOL.43,No.1/2,1986,The accordion ima
ger,a new solid−state image sensor,A.J.P.Theuwiss
en and C.H.L.Weijtens)。
2. Description of the Related Art As a charge-coupled solid-state imaging device, a frame transfer type solid-state imaging device (FT-CCD) to which scanning readout by an accordion transfer method is applied is conventionally known (PHILIPS TEC).
HNICAL REVIEW VOL.43, No.1 / 2,1986, The accordion ima
ger, a new solid-state image sensor, AJPTheuwiss
en and CHLWeijtens).

この固体撮像装置の概略を第16図〜第21図と共に説明
すると、まず、全体構成は、第16図に示すように、光電
変換機能と電荷転送機能とを有するm本の垂直転送路L1
〜Lmから成る受光部Aと、これらの垂直転送路L1〜Lm
連設され且つ表面に遮光膜が積層された電荷転送路から
成る蓄積部Bと、蓄積部Bの各電荷転送路の終端に接続
すると共に表面が遮光膜で覆われた水平電荷転送路Cを
具備している。
The outline of this solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. 16 to 21. First, as shown in FIG. 16, the overall configuration is m vertical transfer paths L 1 having a photoelectric conversion function and a charge transfer function.
A light receiving portion A consisting ~L m, a storage unit B to the light-shielding film in these vertical transfer path L 1 is continuously to ~L m and the surface is made of a laminated charge transfer paths, each charge accumulation unit B transfers A horizontal charge transfer path C connected to the end of the path and covered with a light-shielding film is provided.

垂直電荷転送路L1〜Lmの上面には、転送ゲート電極
が、各画素毎に1本ずつ対応するようにして、電荷転送
方向Yに沿って並設され、これらのゲート電極にアコー
デオン転送方式に準じた所定タイミングのゲート信号を
印加することにより、露光時には画素に相当するポテン
シャル井戸とポテンシャル障壁を垂直転送路L1〜Lmに発
生させ、転送時にはポテンシャル井戸とポテンシャル障
壁を所定タイミングで変化させることにより、Y方向に
電荷転送する。
On the upper surface of the vertical charge transfer paths L 1 ~L m, the transfer gate electrode, so as to correspond one by one for each pixel, are arranged along the charge transfer direction Y, accordion transferred to these gate electrodes by applying a gate signal of a predetermined timing in accordance to method, the time of exposure to generate potential wells and potential barriers corresponding to the pixels in the vertical transfer path L 1 ~L m, at a predetermined timing potential wells and potential barriers during transfer By changing it, charge transfer is performed in the Y direction.

図中の符号Dで示すシフトレジスタが、スタートパル
スIMを2相のクロック信号φ1に同期して転送動作
することにより、上記のゲート信号を発生させる。
The shift register indicated by reference symbol D in the figure performs the transfer operation of the start pulse IM in synchronization with the two-phase clock signals φ 1 and φ 2 , thereby generating the gate signal.

又、蓄積部Bの電荷転送路も同様のゲート電極が設け
られ、シフトレジスタEが2相のクロック信号φ1
に同期してスタートパルスSTを転送動作することにより
形成したゲート信号により、Yの方向に電荷転送する。
The charge transfer path of the storage section B is also provided with a similar gate electrode, and the shift register E is provided with two-phase clock signals φ 1 , φ 2
The charge is transferred in the Y direction by the gate signal formed by performing the transfer operation of the start pulse ST in synchronization with the operation.

そして、受光部Aで発生した画素信号を、垂直電荷転
送路L1〜Lm及び蓄積部Bの電荷転送路が同期をとりなが
ら蓄積部Bまで転送して一旦保持した後、蓄積部Bの画
素信号を一行ずつ水平電荷転送路Cへ転送し、一行転送
される毎に水平電荷転送路Cが所定タイミングのゲート
信号に同期して水平電荷転送することにより、全画素信
号を時系列的に読み出す。
Then, the pixel signal generated by the light receiving portion A, was temporarily held charge transfer path of the vertical charge transfer paths L 1 ~L m and the storage section B is transferred to the storage unit B synchronously, the storage unit B The pixel signals are transferred one row at a time to the horizontal charge transfer path C, and each time one row is transferred, the horizontal charge transfer path C performs horizontal charge transfer in synchronization with a gate signal at a predetermined timing, so that all pixel signals are chronologically transferred. read out.

更に、この走査読出しのための各信号のタイミングを
第17図に示す。同図(a)に示すように、各スタートパ
ルスIMとSTを所定のタイミングでシフトレジスタDとE
に供給し、2相のクロック信号φ1に同期してこれ
らを転送すると、同図(b)に示すように、受光部Aの
垂直電荷転送路L1〜Lmの各ゲート電極にシフトレジスタ
Dの各ビット出力接点からのゲート信号AI,BI,CI,DI,…
…が順番に供給され、同様に、同図(c)に示すよう
に、蓄積部Bの電荷転送路のゲート電極にシフトレジス
タEの各ビット出力接点からのゲート信号AS,BS,CS,DS,
……が順番に供給される。尚、説明の都合上、夫々8本
のゲート電極に対応するゲート信号だけを示す。
FIG. 17 shows the timing of each signal for scanning and reading. As shown in FIG. 3A, the start pulses IM and ST are supplied to the shift registers D and E at predetermined timing.
And transfer them in synchronization with the two-phase clock signals φ 1 and φ 2 , as shown in FIG. 1B, the gate electrodes of the vertical charge transfer paths L 1 to L m of the light receiving section A. The gate signals A I , B I , C I , D I , ... from each bit output contact of the shift register D
Are supplied in order, and similarly, as shown in FIG. 3C, the gate signals A S , B S , C from the respective bit output contacts of the shift register E are applied to the gate electrode of the charge transfer path of the storage section B. S , D S ,
Are supplied in order. For convenience of explanation, only gate signals corresponding to eight gate electrodes are shown.

これらのゲート信号AI,BI,CI,DI,……,AS,BS,CS,DS,
……の電圧変化によると、第18図に示すように、受光部
Aと蓄積部Bの各ゲート電極(偶数番目のゲート電極を
Ev、奇数番目のゲート電極をOdで示す)下の転送路に、
水平電荷転送路C側の画素信号qaから順番に転送するよ
うにポテンシャル井戸及びポテンシャル障壁が変化す
る。
These gate signals A I , B I , C I , D I ,…, A S , B S , C S , D S ,
According to the voltage change of…, as shown in FIG. 18, each gate electrode (even-numbered gate electrode
Ev, the odd-numbered gate electrode is indicated by Od)
Potential wells and potential barriers to transfer in order from the pixel signal q a horizontal charge transfer path C side changes.

したがって、ある垂直電荷転送路及びそれに接続する
蓄積部Bの電荷転送路の電荷転送を代表して示せば、第
19図のようになる。即ち、ある時点t0で露光を行うもの
とすると、受光部Aの垂直電荷転送路にはゲート電極の
配列に従ってポテンシャル井戸(図中の■印の部分)と
ポテンシャル障壁(図中の□印の部分)が交互に発生
し、ポテンシャル井戸を各画素として画素信号qa,qb,
qc,qd……が発生する。そして、これらの画素信号は、
最も蓄積部Bに近い側の画素信号qaから順番に蓄積部B
へ転送されていく。この転送時のポテンシャル井戸とポ
テンシャル障壁の発生の様子が、楽器のアコーデオンの
蛇腹部を次第に拡げてから再び閉じていくときの様子に
類似していることからアコーデオン転送方式と呼ばれて
いる。
Therefore, the charge transfer of a certain vertical charge transfer path and the charge transfer path of the storage section B connected to the certain vertical charge transfer path can be represented as follows.
It looks like Figure 19. That is, when it is assumed to be exposed at a certain point in time t 0, the light receiving portion A in accordance with the arrangement of the gate electrodes in the vertical charge transfer path potential well (in the drawing ■ mark portion) and a potential barrier (in FIG □ mark ) Occur alternately, and the pixel signals q a , q b ,
q c , q d ... occur. And these pixel signals are
Most storage unit storage unit B from the side of the pixel signal q a sequentially near to B
Will be transferred to Since the appearance of the potential well and the potential barrier at the time of this transfer is similar to that when the accordion of the musical instrument is gradually expanded and then closed again, it is called an accordion transfer method.

そして、蓄積部Bに全画素信号を一旦保持した後、同
様に蓄積部BがシフトレジスタEからのゲート信号AS,B
S,CS,DS,……に同期してアコーデオン転送を行いつつ水
平電荷転送路Cを介して画素信号を時系列的に読み出
す。
Then, after temporarily storing all the pixel signals in the storage section B, the storage section B similarly stores the gate signals A S , B from the shift register E.
S, C S, D S, while performing accordion transferred in synchronization with ...... reading the pixel signals via the horizontal charge transfer path C in time series.

この走査読出し方式の電荷結合型固体撮像装置は、転
送ゲート電極数が少なくて済むという効果があり、高密
度化に優れている。
This charge-coupled solid-state imaging device using the scanning readout method has an effect that the number of transfer gate electrodes can be reduced, and is excellent in high density.

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

しかしながら、このような従来のアコーデオン転送方
式の固体撮像装置にあっては、受光部中の垂直電荷転送
路に画素としての光電変換機能を合わせて持たせる所謂
フレーム転送(FT)方式の構造となっているので、スメ
アが多く、又、P型基板に垂直電荷転送路を構成してい
るので、縦型オーバーフロードレインや所謂基板抜き電
子シャッターの機能を発揮させることができず、このこ
とが、カメラ一体型ビデオテープレコーダ(VTR)や、
電子スチルカメラ、その他の撮像機器への適用を困難に
していた。
However, such a conventional accordion transfer type solid-state imaging device has a so-called frame transfer (FT) type structure in which a vertical charge transfer path in a light receiving unit has a photoelectric conversion function as a pixel. Therefore, there is a lot of smear, and the vertical charge transfer path is formed in the P-type substrate, so that the function of the vertical overflow drain and the so-called electronic shutter without substrate cannot be exhibited. Integrated video tape recorder (VTR),
This has made application to electronic still cameras and other imaging devices difficult.

そこで、こう言った機能を有するPウェル構造にした
場合、アコーデオン転送方式の電荷転送を実現するため
のゲート信号を形成するシフトレジスタとしては、第20
図に示すような回路構成のものを適用するのが一般的で
あったが、次に述べるような問題点があった。
Therefore, in the case of a P-well structure having such a function, as a shift register for forming a gate signal for realizing accordion transfer type charge transfer, a twenty-fourth shift register is used.
It is common to apply a circuit configuration as shown in the figure, but there are the following problems.

即ち、まず回路構成を第20図に基づいて説明すると、
シフトレジスタの各ビットは点線内の各回路で示すよう
なセル構造から成り、このセル構造の回路を適宜の数だ
け従属接続することにより、シフトレジスタを実現して
いる。第1段目のセルの回路を代表して述べると、3個
のNMOSトランジスタu11,u12,u13がソース・ドレイン路
を直列として第2のクロック信号φの信号線とアース
接点間に接続すると共に、トランジスタu11のゲート接
点とそのソース接点間にゲート酸化膜層の容量を用いた
コンデンサC11が接続し、トランジスタu12のゲート接点
とそのドレイン接点が短絡し、他のNMOSトランジスタu
14のソース・ドレイン路がトランジスタu11のソース接
点とアース接点間に接続すると共に、そのゲート接点が
第1のクロック信号φの信号線に接続している。更
に、NMOSトランジスタu15,u16,u17,u18及びコンデンサC
12から成る同様の回路を有し、第1番目の回路のトラン
ジスタu13のドレイン接点が第2番目の回路のトランジ
スタu15のゲート接点に接続している。
That is, first, the circuit configuration will be described with reference to FIG.
Each bit of the shift register has a cell structure as shown by each circuit within a dotted line, and an appropriate number of circuits of this cell structure are cascaded to realize the shift register. As a representative example of the circuit of the first-stage cell, three NMOS transistors u 11 , u 12 , and u 13 are connected between the signal line of the second clock signal φ 2 and the ground contact with the source / drain path in series. as well as connecting to a capacitor C 11 with a capacitance of the gate oxide film layer is connected between the gate contact and the source contact of the transistor u 11, a gate contact and a drain contact of the transistor u 12 is short-circuited, the other NMOS Transistor u
14 drain paths as well as connections between the source contact and the ground contact point of the transistors u 11, its gate contacts are connected to the first clock signal phi 1 signal line. Further, NMOS transistors u 15 , u 16 , u 17 , u 18 and a capacitor C
It has a similar circuit consisting of 12, the drain contact of the transistor u 13 of the first circuit is connected to the gate contact of the transistor u 15 of the second circuit.

そして、トランジスタu11のゲート接点が入力接点、
トランジスタu17のドレイン接点が出力接点、トランジ
スタu13とu17のゲート接点がリセット接点であり、この
ようなセル構造を有する回路を、夫々の入力接点と出力
接点が従属に接続するようにして配線すると共に、スタ
ートパルス信号IM(又はST)を、第1のクロック信号φ
に同期してオン・オフ動作するNMOSトランジスタu00
を介して第1段目のセルのトランジスタu11のゲート接
点に供給するように配線している。
The gate contact of the transistor u 11 is input contact,
Drain contact output contact of the transistor u 17, the gate contacts of the transistors u 13 and u 17 is reset contacts, a circuit having such a cell structure, input contacts and output contacts of each is to be connected to the subordinate In addition to the wiring, the start pulse signal IM (or ST) is supplied to the first clock signal φ.
NMOS transistor u 00 that operates on and off in synchronization with 1
It is wired so as to supply to the gate contact of the transistor u 11 of the first stage of the cell through the.

更に、相互に従属関係に接続されたセルの組み合わせ
において、例えばセルSE1とSE2に示すように、前のセル
SE1の第1番目の回路のトランジスタu13のゲート接点が
後のセルSE2の第1番目の回路のトランジスタu11のソー
ス接点に接続すると共に、前のセルSE1の第2番目の回
路のトランジスタu17のゲート接点が後のセルSE2の第2
番目の回路のトランジスタu15のソース接点に接続して
いる。
Furthermore, in a combination of cells connected in a subordinate relationship to each other, for example, as shown in cells SE 1 and SE 2 , the previous cell
While connected to the source contact of the first circuit of the transistor u 11 cells SE 2 after a gate contact of the first circuit of the transistor u 13 of SE 1, front of the second circuit cell SE 1 transistor second cell SE 2 after a gate contact of u 17
Th is connected to the source contact of the transistor u 15 of the circuit.

又、最終段のセルは、図示するような終端回路が設け
られている。
The last cell is provided with a termination circuit as shown.

そして、各セル中の各トランジスタu15のソース接点
に発生する信号を各ビット出力AI,BI,CI,DI……又はAS,
BS,CS,DS……として受光部Aと蓄積部Bの転送ゲート電
極へ印加する。
Each transistor u 15 respective bit outputs a signal generated in the source contact A I of in each cell, B I, C I, D I ...... or A S,
Are applied to the transfer gate electrodes of the light receiving section A and the storage section B as B S , C S , D S.

これらのビット出力信号とクロック信号φ1及び
スタートパルス信号とのタイミングは第21図に示すよう
になる。
The timings of these bit output signals, the clock signals φ 1 , φ 2 and the start pulse signal are as shown in FIG.

このような従来のシフトレジスタにあっては、第21図
の時点t0,t1,t2のように、クロック信号φ又はφ
2周期毎に各ビット出力AI,BI,CI,DI……又はAS,BS,CS,
DS……が出力するので、クロック信号φ又はφの周
波数に対して1/2の転送速度しか得られない。このこと
は、電荷の垂直方向への転送周波数に対して2倍の周波
数のクロック信号φ1が必要となるので、高画素の
固体撮像装置を実現するためには、高周波数の発振回路
が必要となり、技術的な困難を招来する。
In such a conventional shift register, the time t 0 of FIG. 21, t 1, as t 2, the clock signal phi 1 or phi 2 of 2 each bit output for each period A I, B I, C I , D I …… or A S , B S , C S ,
Since D S ...... outputs, obtained only half the transfer rate with respect to the frequency of the clock signal phi 1 or phi 2. This means that clock signals φ 1 and φ 2 having twice the frequency of the charge transfer frequency in the vertical direction are required. Circuits are required, leading to technical difficulties.

又、最初のスタートパルス信号が最終団のセルに到達
しなければシフトレジスタの全体がリセットされないの
で、何らかの外部制御によって適宜のタイミングでシフ
トレジスタをリセットする等の制御を行うことができな
い。このため、制御性が悪い等の問題があった、 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、電子シャッター機能を有し且つ、高垂直解
像度化を実現するための新規な走査読み出しを行うため
のゲート信号を発生するシフトレジスタを備える固体撮
像装置を提供することを目的とする。
In addition, since the entire shift register is not reset unless the first start pulse signal reaches the cells of the final group, it is not possible to perform control such as resetting the shift register at an appropriate timing by some external control. For this reason, there were problems such as poor controllability. The present invention has been made in view of such conventional problems, and has an electronic shutter function and realizes a high vertical resolution. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device including a shift register that generates a gate signal for performing a new scan readout.

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

このような目的を達成するために本発明は、画素に相
当する複数の光電変換素子を行方向及び列方向にマトリ
クス状に配列形成すると共に、列方向に配列する各光電
変換素子群に隣接して垂直電荷転送路を形成し、画素に
発生した画素信号を垂直電荷転送路へ転送した後、シフ
トレジスタから出力される所定タイミングのゲート信号
を該垂直電荷転送路の転送ゲート電極に供給することに
より画素信号を各行毎に垂直転送すると共に、水平電荷
転送路によって各行毎の画素信号を走査読出しする電荷
結合型固体撮像装置を対象とする。
In order to achieve such an object, the present invention forms a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels in a matrix in a row direction and a column direction, and adjoins each photoelectric conversion element group arranged in a column direction. Forming a vertical charge transfer path, transferring a pixel signal generated in a pixel to the vertical charge transfer path, and then supplying a gate signal at a predetermined timing output from the shift register to a transfer gate electrode of the vertical charge transfer path. , And vertically transfers pixel signals for each row, and scans and reads out pixel signals for each row through a horizontal charge transfer path.

このような電荷結合型固体撮像装置において、前記シ
フトレジスタは、第1のタイミング信号と所定電圧線と
の間に各ソース・ドレイン路を介して相互に直列に接続
する第1,第2,第3のトランジスタと、第1のトランジス
タのゲート・ソース間に接続するブートストラップ用コ
ンデンサと、ゲート接点に第2のタイミング信号が印加
され且つそのドレイン接点が上記第2のトランジスタの
ゲート・ドレイン両接点に接続すると共にそのソース接
点が上記電圧線に接続する第4のトランジスタと、第2
のタイミング信号と所定電圧線との間に各ソース・ドレ
イン路を介して相互に直列に接続する第5,第6,第7のト
ランジスタと、第5のトランジスタのゲート・ソース間
に接続するブートストラップ用コンデンサと、ゲート接
点に第1のタイミング信号が印加され且つそのドレイン
接点が上記第6のトランジスタのゲート・ドレイン両接
点に接続すると共にそのソース接点が上記電圧線に接続
する第8のトランジスタを備え、上記第2と第3のトラ
ンジスタの接続接点と第5のトランジスタのゲート接点
が接続し、第1のトランジスタのゲート接点を入力接
点、第6と第7のトランジスタの接続接点を出力接点と
するセル構造の複数のビット回路を夫々入力接点と出力
接点が従属に接続するように配線し、最下位に位置する
ビット回路の入力接点に上記第2のタイミング信号に同
期してオン・オフとなるスイッチング素子を介してスタ
ートパルス信号を印加し、各ビット回路の第3と第7の
トランジスタのゲート接点にリセット信号が印加され、
各ビット回路の出力接点に生じるビット信号を前記夫々
の転送ゲート電極に供給する回路構成とした。
In such a charge-coupled solid-state imaging device, the shift register is connected in series with each other between the first timing signal and the predetermined voltage line via each source / drain path. Transistor, a bootstrap capacitor connected between the gate and source of the first transistor, a second timing signal is applied to the gate contact, and the drain contact is connected to both the gate and drain of the second transistor. And a fourth transistor having a source contact connected to the voltage line and a second transistor connected to the voltage line.
Fifth, sixth, and seventh transistors connected in series with each other between the timing signal and a predetermined voltage line via respective source / drain paths, and a boot connected between the gate and source of the fifth transistor A strap capacitor, and an eighth transistor to which a first timing signal is applied to a gate contact and whose drain contact is connected to both the gate and drain contacts of the sixth transistor and whose source contact is connected to the voltage line. Wherein the connection contact of the second and third transistors and the gate contact of the fifth transistor are connected, the gate contact of the first transistor is an input contact, and the connection contact of the sixth and seventh transistors is an output contact A plurality of bit circuits having a cell structure are wired so that the input contact and the output contact are subordinately connected to each other, and the input contact of the lowest bit circuit is connected. A start pulse signal is applied via a switching element which is turned on / off in synchronization with the second timing signal, and a reset signal is applied to the gate contacts of the third and seventh transistors of each bit circuit;
A bit signal generated at the output contact of each bit circuit is supplied to each of the transfer gate electrodes.

〔作用〕[Action]

このような回路構成のシフトレジスタを有する本発明
の固体撮像装置によれば、上記タイミング信号に同期し
て、最初のビット出力信号だけが“H"レベル、他の上位
ビット出力は全て“L"レベルとなり、次の周期では下位
2ビットのビット出力信号が“H"レベルで他の上位ビッ
ト出力は全て“L"レベルとなり、更に次の周期では下位
3ビットのビット出力信号が“H"レベルで他の上位ビッ
ト出力は全て“L"レベルとなるというように、ビット出
力信号の“H"出力レベルが下位ビットから順次に上位ビ
ットへ拡がるように変化する。
According to the solid-state imaging device of the present invention having the shift register having such a circuit configuration, only the first bit output signal is at “H” level, and all other upper bit outputs are at “L” in synchronization with the timing signal. Level, and in the next cycle, the lower 2 bit output signal becomes “H” level and all other upper bit outputs become “L” level, and in the next cycle, the lower 3 bit output signal becomes “H” level. Therefore, the output level of the bit output signal changes so that the "H" output level of the bit output signal gradually increases from the lower bit to the upper bit, such that all the other upper bit outputs become "L" levels.

そして、上記タイミング信号の周波数に同期して各ビ
ット出力が変化し、更に、リセット信号によって適宜の
時点でリセットをかけることができる。
The output of each bit changes in synchronization with the frequency of the timing signal, and can be reset at an appropriate time by a reset signal.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による電荷結合型固体撮像装置の一実施
例を図面と共に説明する。尚、静止画を撮像するための
電子スチルカメラに適用した場合を説明する。
Hereinafter, an embodiment of a charge-coupled solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. A case where the present invention is applied to an electronic still camera for capturing a still image will be described.

まず、電子スチルカメラの全体構造を第1図と共に説
明すると、第1図において、1は撮像レンズ等から成る
撮像光学系、2は機械式の絞り機構、3は本発明を適用
した電荷結合型固体撮像装置であり、夫々が撮像光学系
1の光軸に合わせて順番に配列されると共に、被写体光
学像を電荷結合型固体撮像装置3の受光領域に入射する
構成となっている。
First, the overall structure of an electronic still camera will be described with reference to FIG. 1. In FIG. 1, 1 is an imaging optical system including an imaging lens and the like, 2 is a mechanical diaphragm mechanism, and 3 is a charge-coupled type to which the present invention is applied. These are solid-state imaging devices, each of which is arranged in order along the optical axis of the imaging optical system 1 and in which an optical image of a subject is incident on a light receiving region of the charge-coupled solid-state imaging device 3.

更に、4は信号処理回路、5は記録機構であり、電荷
結合型固体撮像装置3から出力される画素信号を信号処
理回路4で色分離やγ補正や白バランス調整等を行うと
共に輝度信号と色差信号を形成し、記録機構5において
これらの輝度信号と色差信号に対して記録可能な変調処
理を行ってから磁気記録媒体等に記録する。
Further, reference numeral 4 denotes a signal processing circuit, and 5 denotes a recording mechanism. The signal processing circuit 4 performs color separation, γ correction, white balance adjustment, and the like on a pixel signal output from the charge-coupled solid-state imaging device 3 and outputs a luminance signal. A color difference signal is formed, and the recording mechanism 5 performs a recordable modulation process on the luminance signal and the color difference signal, and then records the signal on a magnetic recording medium or the like.

そして、同期制御回路6が、絞り機構2、電荷結合型
固体撮像装置3の読出しタイミング、信号処理回路4及
び記録機構5の動作を同期制御することにより、撮像か
ら記録までの一連の動作を処理する。
The synchronization control circuit 6 controls a series of operations from imaging to recording by synchronously controlling the readout timing of the aperture mechanism 2, the charge-coupled solid-state imaging device 3, and the operations of the signal processing circuit 4 and the recording mechanism 5. I do.

電荷結合型固体撮像装置3は第2図に示す構成となっ
ており、同一の半導体チップ内に一体に形成されてい
る。
The charge-coupled solid-state imaging device 3 has a configuration shown in FIG. 2, and is integrally formed in the same semiconductor chip.

即ち、被写体光学像を受光するための受光領域7は、
列方向Y及び行方向Xに沿ってマトリクス状に配列形成
される画素に相当する複数のフォトダイオード(図中、
Pで示す部分)と、列方向Yに配列される各フォトダイ
オード群に隣接して形成される垂直電荷転送路L1〜Lm
設けられている。
That is, the light receiving area 7 for receiving the subject optical image is:
A plurality of photodiodes corresponding to pixels arranged in a matrix along the column direction Y and the row direction X (in the figure,
A portion) indicated by P, the vertical charge transfer paths L 1 ~L m formed adjacent to each photodiode group arranged in the column direction Y are provided.

これらの垂直電荷転送路L1〜Lmの夫々の終端部に水平
電荷転送路8が形成され、水平電荷転送路8の終端部に
出力アンプ9が形成されている。
Horizontal charge transfer path 8 is formed at the end of each of these vertical charge transfer paths L 1 ~L m, an output amplifier 9 at the end of the horizontal charge transfer path 8 is formed.

更に、垂直電荷転送路L1〜Lmには、後述するように所
定配置のゲート電極が設けられ、更にそれらの上面には
光の入射を阻止するための遮光層が積層されている。
Further, the vertical charge transfer paths L 1 ~L m, the gate electrode of the predetermined arrangement is provided as will be described later, it is further laminated shielding layer for preventing incidence of light on their upper surface.

これらのゲート電極には、垂直電荷転送路L1〜Lmに所
定タイミングに同期して電荷転送動作を行わせるための
信号が第1,第2,第3の駆動回路10,11,12から供給され
る。尚、夫々の駆動回路10,11,12に供給されるタイミン
グ信号φHLGFS,VS1234A
とスタートパルス信号φは同期制御回路6が発生す
る。
These gate electrodes, a signal for causing the charge transfer operation in synchronism with a predetermined timing in the vertical charge transfer paths L 1 ~L m first, second, third driver circuits 10, 11, 12 Supplied. The timing signals φ H , φ L , φ G , φ FS , V S , φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , φ A , φ B supplied to the respective drive circuits 10, 11, 12
A start pulse signal phi S is the synchronization control circuit 6 is generated.

又、水平電荷転送路8は、垂直電荷転送路L1〜Lmから
転送されてくる信号電荷を受信し、更に出力アンプ9側
へ水平転送するためのゲート電極が設けられており、こ
れらの動作を行うためにゲート電極に印加するゲート信
号α123が同期制御回路6から供給される。
Moreover, the horizontal charge transfer path 8 receives the forwarded come signal charges from the vertical charge transfer paths L 1 ~L m, and further a gate electrode for horizontal transfer is provided to the output amplifier 9 side, these Gate signals α 1 , α 2 , α 3 , α 4 to be applied to the gate electrodes for performing the operation are supplied from the synchronization control circuit 6.

次に、受光領域7の構造及びそれに接続する駆動回路
10,11,12の回路構成を第3図、第4図、第5図及び第6
図と共に詳述する。尚、第3図は受光領域7の要部の構
造を受光面側から見た場合、第4図は第3図中のx−x
線矢視縦断面図、第5図は第3図のy−y線矢視縦断面
図、第6図は駆動回路12に該当するシフトレジスタの回
路を示す。
Next, the structure of the light receiving area 7 and the driving circuit connected thereto
The circuit configurations of 10, 11, and 12 are shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG.
This will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows the structure of the main part of the light receiving region 7 when viewed from the light receiving surface side, and FIG. 4 shows xx in FIG.
FIG. 5 is a vertical sectional view taken along the line yy of FIG. 3, and FIG. 6 is a shift register circuit corresponding to the drive circuit 12.

まず、第3図〜第5図において、n形半導体基板13の
表面側に、受光領域7を形成するためのpウェル層14
と、第1の駆動回路10を形成するためのpウェル層15、
及び第2,第3の駆動回路11,12を形成するためのpウェ
ル層16が埋設され、これらのpウェル層14,15,16内に夫
々後述する所定の回路を形成している。
First, in FIGS. 3 to 5, a p-well layer 14 for forming the light receiving region 7 is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 13.
A p-well layer 15 for forming the first drive circuit 10,
A p-well layer 16 for forming the second and third drive circuits 11 and 12 is buried, and predetermined circuits to be described later are formed in the p-well layers 14, 15, and 16, respectively.

まず、受光領域7は、pウェル層14内にn+形不純物か
らなる複数の不純物層17を列方向Y及び行方向Xに沿っ
てマトリクス状に配列形成することにより、第2図中の
Pで示すフォトダイオードが形成されている。更に、列
方向Yに配列される各不純物層17に隣接してn形の不純
物層(第5図中の点線で示す部分)18を形成することに
より、第2図の垂直電荷転送路L1〜Lmが形成されてい
る。そして、第3図のTgで示す(1カ所だけ代表して示
す)トランスファゲートとなる部分とフォトダイオード
の部分及び垂直電荷転送路の部分を除く周囲にp+形の不
純物層19を形成することで、チャンネルストッパ領域
(第3図の点線で囲む斜線部分)を形成している。
First, the light receiving region 7 is formed by arranging a plurality of impurity layers 17 made of n + -type impurities in a p-well layer 14 in a matrix along the column direction Y and the row direction X, thereby forming a P-type region shown in FIG. Are formed. Further, by forming an n-type impurity layer (portion shown by a dotted line in FIG. 5) 18 adjacent to each impurity layer 17 arranged in the column direction Y, the vertical charge transfer path L 1 in FIG. ~L m is formed. Then, ap + -type impurity layer 19 is formed around the portion excluding the portion serving as the transfer gate indicated by Tg (only one portion is shown), the photodiode portion, and the vertical charge transfer path portion. Thus, a channel stopper region (a hatched portion surrounded by a dotted line in FIG. 3) is formed.

尚、第3図では、第2図中のフォトダイオードPを各
行毎にP1,P2,P3,P4……で示している。更に、第3図に
おいて、垂直電荷転送路L1〜Lmの上面には、各行毎に配
列されたフォトダイオードP1,P2,P3,P4……に隣接する
領域に、夫々図示するように、2本ずつの別個のポリシ
リコン層から成るゲート電極G11〜G41,G12〜G42,G13〜G
43,……G1n〜G4nが積層されている。更に、ゲート電極G
11を第1番目のゲート電極とすると、第3図及び第4図
に示すように、奇数番目のゲート電極G11,G31,G12,G32,
G13,G33,……の幅W1を狭くし、偶数番目のゲート電極G
21,G41,G22,G42,G23,G43,……の幅W2を広く形成してあ
る。
In the third drawing shows in P 1, P 2, P 3 , P 4 ...... photodiodes P in FIG. 2 for each row. Further, in FIG. 3, on the upper surfaces of the vertical charge transfer paths L 1 to L m , the regions adjacent to the photodiodes P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ... to manner, the gate electrode G 11 ~G 41 consisting of separate polysilicon layer by two, G 12 ~G 42, G 13 ~G
43 ,... G 1n to G 4n are stacked. Further, the gate electrode G
Assuming that 11 is the first gate electrode, as shown in FIGS. 3 and 4, the odd-numbered gate electrodes G 11 , G 31 , G 12 , G 32 ,
The width W1 of G 13 , G 33 ,...
21, G 41, G 22, G 42, G 23, G 43, are wider form width W2 of ....

そして、夫々のゲート電極に、後述する所定タイミン
グのゲート信号φ11213141122232,
φ42,……を印加することにより、各ゲート電極下の垂
直電荷転送路に電荷転送のためのポテンシャル井戸(以
下、転送ピクセルという)とポテンシャル障壁を発生さ
せる。又、偶数番目のゲート電極G21,G41,G22,G42,G23,
G43,……に所定の高電圧の信号を印加すると、トランス
ファゲートTgが導通状態となって、各フォトダイオード
P1,P2,P3,P4……と夫々に隣接する偶数番目のゲート電
極G21,G41,G22,G42,G23,G43,……の下に発生する転送ピ
クセルが導通状態となり、フォトダイオードから転送ピ
クセルへ信号電荷を転送させることができる構造となっ
ている。
Then, a gate signal φ 11 , φ 21 , φ 31 , φ 41 , φ 12 , φ 22 , φ 32 , at a later-described predetermined timing is applied to each gate electrode.
By applying φ 42 ,..., a potential well (hereinafter referred to as a transfer pixel) and a potential barrier for charge transfer are generated in a vertical charge transfer path below each gate electrode. Also, even-numbered gate electrodes G 21, G 41, G 22 , G 42, G 23,
When a predetermined high-voltage signal is applied to G 43 ,..., The transfer gate Tg becomes conductive, and each photodiode
Transfer pixels generated under even-numbered gate electrodes G 21 , G 41 , G 22 , G 42 , G 23 , G 43 ,... Adjacent to P 1 , P 2 , P 3 , P 4. Are in a conductive state, and a signal charge can be transferred from the photodiode to the transfer pixel.

更に、第3図に示すように、垂直電荷転送路L1〜Lm
終端部分に水平電荷転送路8が形成され、4相駆動方式
又は2相駆動方式に準じたタイミング信号電荷を水平方
向へ転送するためのゲート電極が設けられている。
Furthermore, as shown in Figure 3, the horizontal charge transfer path 8 is formed at the end portion of the vertical charge transfer paths L 1 ~L m, horizontal timing signal charge according to the four-phase drive method or the two-phase driving mode A gate electrode for transfer to the gate electrode.

次に、第1の駆動回路10の回路構成を第3図及び第5
図と共に説明する。水平電荷転送路8に最も近いゲート
電極G11を第1番目のゲート電極とすると、奇数番目の
ゲート電極G11,G31,G12,G32,G13,G33,……の各先端部が
NMOSトランジスタM11,M31,M12,M32,M13,M33,……を介し
て、信号VLの信号線に接続し、偶数番目のゲート電極G
21,G41,G22,G42,G23,G43,……の各先端部がNMOSトラン
ジスタM21,M41,M22,M42,M23,M43,……を介して、駆動信
号φの信号線に接続している。又、これらのトランジ
スタのゲート接点には、駆動信号φが供給される。
Next, the circuit configuration of the first drive circuit 10 is shown in FIGS.
It will be described with reference to the drawings. When the gate electrode G 11 closest to the horizontal charge transfer path 8 and the first gate electrode, the odd-numbered gate electrodes G 11, G 31, G 12 , G 32, G 13, G 33, the tip of the ...... Department
Connected to the signal line of the signal VL via NMOS transistors M 11 , M 31 , M 12 , M 32 , M 13 , M 33 ,..., And the even-numbered gate electrode G
21, G 41, G 22, G 42, G 23, G 43, the tip NMOS transistor M 21 of ......, M 41, M 22, M 42, M 23, M 43, through ..., It is connected to the signal line of the driving signal phi H. Further, the gate contact of these transistors, the driving signal phi G is supplied.

更に、偶数番目のゲート電極G21,G41,G22,G42,G23,G
43,……の各先端部には、npnトランジスタQ21,Q41,Q22,
Q42,Q23,Q43,……の各エミッタ接点が接続し、各npnト
ランジスタのベース接点にはタイミング信号φFS、コレ
クタ接点には電圧VSが印加される。
Furthermore, the even-numbered gate electrodes G 21, G 41, G 22 , G 42, G 23, G
43 , ... npn transistors Q 21 , Q 41 , Q 22 ,
Q 42, Q 23, Q 43 , and connect the respective emitter contact of ..., the timing signal phi FS the base contacts of each npn transistor, the collector contact voltage V S is applied.

そして、これらのNMOSトランジスタは、第5図のPウ
ェル層15内の構造に示すように、一対のn+形不純物層2
0,21と、表面部分にゲート電極を積層した構造から成
り、ドレイン接点となるn+形不純物層20に駆動信号φ
が印加され、ソース接点となるn+形不純物層21が垂直電
荷転送路上のゲート電極に接続している。又、信号VL
pウェル層15に埋設されたp+形不純物層22に印加され
る。又、npnトランジスタは、pウェル層15に埋設され
たp+形不純物層23とn+形不純物層24及びn形の半導体基
板13から成り、エミッタ接点となるn+形不純物層24が各
ゲート電極に接続し、ベース接点となるpウェル層15及
びp+形不純物層23にタイミング信号φFSが印加され、コ
レクタ接点となるn形の半導体基板13には基板用バイア
ス電圧VSが印加される。
These NMOS transistors have a pair of n + -type impurity layers 2 as shown in the structure in the P-well layer 15 in FIG.
0, 21 and a structure in which a gate electrode is laminated on a surface portion, and a drive signal φ H is applied to an n + -type impurity layer 20 serving as a drain contact.
Is applied, and the n + -type impurity layer 21 serving as the source contact is connected to the gate electrode on the vertical charge transfer path. The signal VL is applied to the p + -type impurity layer 22 embedded in the p-well layer 15. Further, npn transistors, a p-well layer p + -type impurity layer 23 buried in the 15 and n + type impurity layer 24 and the n-type semiconductor substrate 13, n + -type impurity layer 24 serving as the emitter contact each gate connected to the electrode, the timing signal phi FS to the p-well layer 15 and the p + -type impurity layer 23 serving as a base contact is applied, the bias voltage V S for the substrate is applied to the n-type semiconductor substrate 13 as a collector contact You.

次に、第2の駆動回路11は、同期制御回路6から供給
されるタイミング信号φ〜φを第3の駆動回路12か
らの駆動信号S1,S2,S3,S4,……Snに同期して切換え動作
するNMOSトランジスタm11,m21,m31,m41……から成り、
4個ずつのNMOSトランジスタを1組として、それらのゲ
ート接点に順番に第3の駆動回路12の駆動信号S1,S2,
S3,S4……が印加され、各組の第1番目のNMOSトランジ
スタm11,m12,m13,m14……のドレイン接点にタイミング
信号φ、第2番目のNMOSトランジスタm21,m22,m23,m
24……のドレイン接点にタイミング信号φ、第3番目
のNMOSトランジスタm31,m32,m33,m34……のドレイン接
点にタイミング信号φ、第4番目のNMOSトランジスタ
m41,m42,m43,m44……のドレイン接点にタイミング信号
φが供給されている。尚、第3図中、NMOSトランジス
タm11,m21,m31,m41……の各ソース接点側の信号φ11
213141……がタイミング信号φ123
対応した信号である。
Next, the second drive circuit 11 converts the timing signals φ 1 to φ 4 supplied from the synchronization control circuit 6 to the drive signals S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,. ... consists NMOS transistors m 11, m 21, m 31 , m 41 ...... which switching operation in synchronization with the S n,
A set of four NMOS transistors is provided, and the drive signals S 1 , S 2 ,
S 3, S 4 ...... is applied, the first NMOS transistor m 11 of each set, m 12, m 13, m 14 timing signal to the drain contact of the ...... φ 1, the second NMOS transistor m 21 , m 22 , m 23 , m
24 timing signal phi 2 to the drain contacts of ..., the third NMOS transistor m 31, m 32, m 33 , m 34 ...... timing signal phi 3 to the drain contacts of the fourth NMOS transistor
m 41, m 42, m 43 , the timing signal phi 4 to the drain contacts of m 44 ...... is supplied. In FIG. 3, the signals φ 11 , φ on the source contact side of the NMOS transistors m 11 , m 21 , m 31 , m 41 ...
21, phi 31, the timing signal phi 1 is φ 41 ......, φ 2, φ 3, a signal corresponding to phi 4.

そして、図示するように、最も水平電荷転送路8に近
いゲート電極G11から順番に各NOMSトランジスタのソー
ス接点が接続している。
As shown, the source contact of each NOMS transistor in order from the gate electrode G 11 closest to the horizontal charge transfer path 8 is connected.

次に、第3の駆動回路12を第6図〜第8図と共に説明
する。駆動回路12は、スタートパルス信号φを位相の
ずれた2相のタイミング信号φとφに同期して転送
することにより、下位ビット出力から上位ビット出力へ
順次に論理値“H"の駆動信号を発生させるシフトレジス
タである。即ち、第7図に示すように、最初に駆動信号
S1だけが“H"レベル、他の上位ビット出力は全て“L"レ
ベルとなり、次の周期では下位2ビットの駆動信号S1
S2が“H"レベルで他の上位ビット出力は全て“L"レベル
となり、更に次の周期では下位3ビットの駆動信号S1
S2及びS3が“H"レベルで他の上位ビット出力は全て“L"
レベルとなるというように、駆動信号の“H"出力レベル
が下位ビットから順次に上位ビットへ拡がるように変化
する。
Next, the third drive circuit 12 will be described with reference to FIGS. Drive circuit 12, by transferring in synchronization with the start pulse signal phi S and a timing signal phi A-shifted two-phase phi B, sequentially logic values from the lower bit output to the upper bit output "H" of This is a shift register that generates a drive signal. That is, as shown in FIG.
Only S 1 is "H" level, all other upper bits output becomes "L" level, the drive signals S 1 of the lower 2 bits in the next cycle
Other upper bits output S 2 is "H" level, becomes all "L" level, further the drive signals S 1 of the lower 3 bits in the next cycle
S 2 and S 3 is "H" every other upper bits output at the level "L"
The output level changes so that the “H” output level of the drive signal gradually increases from the lower bits to the upper bits.

第6図において、各ビットはセル構造を有しているの
で、第1ビット目の回路を代表して回路を説明すると、
3個のMOSトランジスタu11,u12,u13がソース・ドレイン
路を直列として電圧VLの信号線とタイミング信号φ
信号線間に接続し、トランジスタu13のゲート接点には
リセット信号φRSの信号線が接続する。トランジスタu
11のゲート接点とソース接点間にはブートストラップ用
コンデンサε11が接続し、トランジスタu12のゲート接
点とドレイン接点が共通に接続すると共に、他のMOSト
ランジスタu14のドレイン接点に接続し、トランジスタu
14のソース接点が電圧VLの信号線、ゲート接点がタイミ
ング信号φの信号線に夫々接続している。
In FIG. 6, since each bit has a cell structure, a circuit will be described as a representative of the circuit of the first bit.
Three MOS transistors u 11, u 12, u 13 is connected between the signal line of the signal line and the timing signal phi B of the voltage V L as a serial source-drain path, the gate contact of the transistor u 13 is reset signal Connect the φ RS signal line. Transistor u
Bootstrap capacitor epsilon 11 is between the gate contact and source contact 11 is connected, together with the gate and drain contacts of the transistor u 12 is commonly connected, and connected to the drain contact of the other MOS transistor u 14, transistor u
14 source contact signal line voltage V L, the gate contact is respectively connected to a signal line of the timing signal phi A.

更に、MOSトランジスタu11,u12,u13,u14で構成される
回路と同一構成の回路がMOSトランジスタu21,u22,u23,u
24及びブートストラップ用コンデンサε21で形成され、
トランジスタu12のソース接点(出力点)とトランジス
タu21のゲート接点(入力点)が接続している。但し、
タイミング信号φとφの接続が逆となる。
Further, a circuit having the same configuration as the circuit configured by the MOS transistors u 11 , u 12 , u 13 , and u 14 is formed by MOS transistors u 21 , u 22 , u 23 , and u 14 .
24 and a capacitor ε 21 for bootstrap,
Transistor source contact (output point) of u 12 and gate contact of the transistor u 21 (input point) are connected. However,
The connection of the timing signals φ A and φ B is reversed.

そして、この入力がトランジスタu11のゲート接点に
相当し、出力がトランジスタu22のソース接点に相当す
る。そして、これらのビットセルの入力と出力を従属接
続することによりnビット出力のシフトレジスタを構成
し、最下位ビットセルへのスタートパルス信号φの入
力は、タイミング信号φに同期して導通状態となるア
ナログスイッチu00を介して行うようになっている。
Then, the input corresponds to the gate contact of the transistor u 11, the output corresponds to the source contact of the transistor u 22. Then, a shift register of n bits output by cascading the inputs and outputs of these bit cells, the input of the start pulse signal phi S to the lowest bit cell includes a conducting state in synchronism with the timing signal phi A It is adapted to perform via the analog switch u 00 made.

上述したように、このような構成のシフトレジスタ
は、例えば第7図に示すように、ある期間t0〜tnにおい
てスタートパルス信号φを“H"レベルとすると、タイ
ミング信号φに同期して、下位ビットのビット出力S1
から最上位ビットの出力Snに向けて順番に“H"レベルと
なる。又、適宜のタイミングでリセット信号φRSを“H"
レベルにすると、それに同期して全てのビット出力S1
Snを“L"レベルにリセットすることができる。
As described above, the shift register having such a configuration, for example, as shown in FIG. 7, when a certain period of time t 0 ~t a start pulse signal phi S in n "H" level, in synchronism with the timing signal phi A And the lower bit output S 1
The "H" level to turn toward the output S n of most significant bits from. Also, reset signal φ RS is set to “H” at appropriate timing.
Level, all bit outputs S 1 to
The S n can be reset to "L" level.

尚、第6図の各ビットを形成する内部回路の各接点i1
〜i9等に発生する信号は、第8図に示すような波形とな
り、特にブートストラップコンデンサε1121,……に
よってトランジスタu11,u21,……のゲート接点i1,i3,
i7,i9,……の電圧が図示するように高くなるので、十分
な振幅で整形された矩形のビット出力信号S1〜Snを得る
ことができる。
Each contact i 1 of the internal circuit forming each bit in FIG.
Signal generated through i 9, etc., a waveform as shown in FIG. 8, in particular bootstrap capacitor epsilon 11, epsilon 21, transistor u 11 by ......, u 21, ...... gate contact i 1, i 3 ,
i 7, i 9, the voltage of the ...... becomes higher as shown, it is possible to obtain a rectangular-bit output signal S 1 to S n which is shaped by sufficient amplitude.

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

まず、静止画を撮影するための概略動作を第9図と共
に説明する。図中の期間TVBがNTSC等の標準テレビジョ
ン方式の垂直ブランキング期間に相当するものとする
と、期間TVB中の所定時点で画素から垂直電荷転送路へ
移す所謂フィールドシフト動作を行う。そして、このフ
ィールドシフト動作の時点をシャッターの閉じる時点
(即ち、露光完了時点)に対応させれば、電子シャッタ
ー機能が得られる。したがって、この時点から先の時点
で露光動作が開始しそしてフィールドシフト動作の開始
時点までが露光期間となるように制御する。
First, a schematic operation for photographing a still image will be described with reference to FIG. Assuming that a period TVB in the figure corresponds to a vertical blanking period of a standard television system such as NTSC, a so-called field shift operation of moving from a pixel to a vertical charge transfer path at a predetermined time during the period TVB is performed. If the time point of the field shift operation corresponds to the time point of closing the shutter (ie, the time point of completion of exposure), an electronic shutter function can be obtained. Therefore, control is performed such that the exposure operation is started at this point in time and before the start of the field shift operation is the exposure period.

更に、垂直電荷転送路L1〜Lm及び水平電荷転送路8中
のスメア成分や暗電流成分となるような不要電荷は、フ
ィールドシフト動作の開始前に電荷転送動作によって掃
き出される。更に、露光開始直前までに、フォトダイオ
ード中の不要電荷を縦型オーバーフロードレイン構造に
よる基板側への廃棄で完了させる。
Furthermore, to become such unwanted charge the vertical charge transfer paths L 1 ~L m and smear components and dark current components in the horizontal charge transfer path 8 is swept out by the charge transfer operation before the start of the field shift operation. Further, just before the start of exposure, unnecessary charges in the photodiode are completed by being discarded to the substrate side by the vertical overflow drain structure.

次に、NTSC等の標準テレビジョン方式の垂直ブランキ
ング期間に相当する期間TVBにおいて、全フォトダイオ
ードの画素信号を同時に垂直電荷転送路L1〜Lmの転送ピ
クセルへ転送し、次の水平ブランキング期間に相当する
期間THBにおいて、最も水平電荷転送路8に近い側の転
送ピクセルの画素信号を水平電荷転送路8へ転送し、次
に、水平走査期間(所謂、1H期間)に相当する期間T1H
において、水平電荷転送路8が1行分の画素信号を水平
転送することによって第1行目の画素信号を読み出す。
In a period T VB corresponding to the vertical blanking interval of the standard television system such as NTSC, and transferred to the transfer pixels simultaneously the vertical charge transfer paths L 1 ~L m pixel signals of all the photodiodes, the next horizontal In a period THB corresponding to a blanking period, a pixel signal of a transfer pixel closest to the horizontal charge transfer path 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and then corresponds to a horizontal scanning period (a so-called 1H period). Period T 1H
, The horizontal charge transfer path 8 horizontally transfers the pixel signals of one row to read out the pixel signals of the first row.

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

更に、次の水平ブランキング期間と水平走査期間に相
当する各期間THBとT1Hにおいて第3行目の画素信号を読
出す。そて、残りの行の画素信号も同様の処理を繰り返
すことによって順番に読出し、最終的に1フレーム画に
対応する全画素信号を読み出す。
Further, it reads the pixel signal of the third row in each period T HB and T IH corresponding to the next horizontal blanking period and the horizontal scanning period. Then, the pixel signals in the remaining rows are sequentially read out by repeating the same processing, and finally all the pixel signals corresponding to one frame image are read out.

次に、第10図に示す各駆動信号及びタイミング信号に
ついてのタイミングチャートに基づいて走査読出し動作
を詳述する。尚、第10図中の期間TVBが垂直ブランキン
グ期間、期間THBが水平ブランキング期間、期間T1Hが水
平走査期間に対応している。又、図中の符号“H"は12ボ
ルト、“M"は0ボルト、“L"は−8ボルト、“HH"は基
板の電圧と等しい約15〜25ボルトの電圧レベルを示す。
Next, the scanning read operation will be described in detail with reference to the timing chart of each drive signal and timing signal shown in FIG. Note that the period TVB in FIG. 10 corresponds to the vertical blanking period, the period THB corresponds to the horizontal blanking period, and the period T1H corresponds to the horizontal scanning period. In the drawing, "H" indicates 12 volts, "M" indicates 0 volts, "L" indicates -8 volts, and "HH" indicates a voltage level of about 15 to 25 volts, which is equal to the voltage of the substrate.

まず、垂直ブランキング期間に対応する期間TVB
は、タイミング信号φ及びφは所定の時点t2で“H"
レベルとなる外は“M"レベルとなり、タイミング信号φ
FSはタイミング信号φが“H"レベルとなるのに同期し
て“H"レベルとなる外は“L"レベルとなり、第3の駆動
回路(シフトレジスタ)12から出力される全ての駆動信
号S1〜Snは常に“L"レベルとなる。
First, in the period T VB corresponding to the vertical blanking period, the timing signal phi H and phi G at a predetermined time t 2 "H"
The level becomes "M" level outside the
FS is at the “L” level except when the timing signal φ H is at the “H” level in synchronization with the “H” level, and all drive signals output from the third drive circuit (shift register) 12 S 1 ~S n is always "L" level.

したがって、この期間TVBでは、“H"と“M"レベルの
タイミング信号φによって、第1の駆動回路10の全て
のNMOSトランジスタが導通状態となり、一方、第3の駆
動回路12の全ての駆動信号S1,S2,S3……Snが“L"レベル
となるので、第2の駆動回路11中の全てのNMOSトランジ
スタは非導通状態となり、全てのゲート電極G11,G21,G
31,G41〜G1n,G2n,G3n,G4nは第1の駆動回路10によって
制御される。
Therefore, in the period T VB, the "H" and "M" level of the timing signal phi G, all the NMOS transistors of the first drive circuit 10 is turned, while all of the third driving circuit 12 Since the drive signals S 1 , S 2 , S 3 ... Sn are at “L” level, all the NMOS transistors in the second drive circuit 11 are turned off, and all the gate electrodes G 11 , G 21 , G
31 , G 41 to G 1n , G 2n , G 3n , G 4n are controlled by the first drive circuit 10.

即ち、タイミング信号φとφFSが“H"レベルとなら
ないときは、奇数番目のゲート電極G11,G31,G12,G32〜G
1n,G3nに印加されるゲート信号φ11311232
φ1n3nは、“L"レベルの信号VL(この信号は常に−
8ボルトに設定されている)と等しくなり、これらのゲ
ート電極下の垂直電荷転送路L1〜Lmにはポテンシャル障
壁が発生する。
That is, when the timing signals φ H and φ FS do not become “H” level, the odd-numbered gate electrodes G 11 , G 31 , G 12 , G 32 to G
1n , gate signals applied to G 3n φ 11 , φ 31 , φ 12 , φ 32 ~
φ 1n and φ 3n are “L” level signals V L (this signal is always −
8 volts is set to) the equal potential barrier is generated in these vertical charge transfer paths L 1 ~L m beneath the gate electrode.

一方、偶数番目のゲート電極G21,G41,G22,G42〜G2n,G
4nに印加されるゲート信号φ21412242〜φ2n,
φ4nは、“M"レベルの信号φと等しくなり、これらの
ゲート電極下の垂直電荷転送路L1〜Lmには転送ピクセル
が発生する。
On the other hand, the even-numbered gate electrodes G 21, G 41, G 22 , G 42 ~G 2n, G
Gate signals φ 21 , φ 41 , φ 22 , φ 42 to φ 2n , applied to 4n
phi 4n is equal to the "M" level signal phi H, transfers pixel is generated in these vertical charge transfer paths L 1 ~L m beneath the gate electrode.

したがって、トラスンファゲートTgに隣接する部分
(第3図参照)が全て転送ピクセルとなり、これらの転
送ピクセル間はポテンシャル障壁で分離された状態とな
る。
Therefore, all portions (see FIG. 3) adjacent to the transistor gate Tg become transfer pixels, and these transfer pixels are separated by a potential barrier.

このような状態で、所定時点t2において、タイミング
信号φとφFSが“H"レベルとなると、全てのnpnトラ
ンジスタQ21,Q41,Q61……が導通状態となり、偶数番目
のゲート電極G21,G41,G22,G42〜G2n,G4nだけに約12ボル
トの“H"レベルの電圧がかかるので、全てのトランスフ
ァゲートTgが導通状態となり、全てのフォトダイオード
の画素信号は夫々隣りの転送ピクセルへ転送される。
In this state, when the timing signals φ H and φ FS attain the “H” level at a predetermined time t 2 , all the npn transistors Q 21 , Q 41 , Q 61, ... Since only the electrodes G 21 , G 41 , G 22 , G 42 to G 2n , G 4n are applied with a voltage of about 12 volts “H” level, all the transfer gates Tg become conductive and all the photodiode pixels The signal is transferred to each adjacent transfer pixel.

尚、第9図のタイミングで説明したように、時点t2
直前で露光が完了し、又、不要電荷の廃棄処理も完了し
ている。
As described in the timing of FIG. 9, exposed with just before the time point t 2 is completed, also has been completed also disposal of unnecessary charges.

このように、期間TVBでは、所謂フィールドシフト動
作が行われ、第14図中の時点t1に示すように、各画素信
号(黒印の部分が各画素信号を示す)が垂直転送路へ移
される。尚、第14図は、或る1つの垂直電荷転送路の電
荷転送動作を示している。
Thus, in the period T VB, so-called field shift operation is performed, as shown at time t 1 in Figure 14, each pixel signal (indicating a pixel signal is part of the closed symbols) of the vertical transfer path Moved. FIG. 14 shows a charge transfer operation of one certain vertical charge transfer path.

次に、最初の水平ブランキング期間に相当する期間T
HBでは、タイミング信号φが常時“L"レベルと成るの
で、第1の駆動回路10中の全てのNMOSトランジスタが非
導通状態となり、全てのゲート電極から分離される。
Next, a period T corresponding to the first horizontal blanking period
In HB, the timing signal phi G becomes the constant "L" level, all the NMOS transistors of the first drive circuit 10 becomes nonconductive, is separated from all of the gate electrode.

一方、第3の駆動回路12の最初の出力端子の駆動信号
S1だけが“M"レベル、他の駆動信号S2〜Snは“L"レベル
となることにより、第2の駆動回路11中の駆動信号S1
関わる第1組目のNMOSトランジスタm11,m21,m31,m41
けが導通状態となる。
On the other hand, the drive signal of the first output terminal of the third drive circuit 12
Only S 1 is "M" level, the other of the drive signals S 2 to S n is by the "L" level, the first pair in the NMOS transistors m involved in driving signals S 1 in the second driving circuit 11 Only 11 , m 21 , m 31 , and m 41 are conducting.

そして、駆動信号S1だけが“M"レベルとなる期間中
に、垂直電荷転送を行うための4相のタイミング信号φ
123が第2の駆動回路11に入力するので、第
1〜第4番目の最初の組のゲート信号φ112131,
φ41だけがタイミング信号φ123と等しくな
り、最初の組の第1〜第4番目のゲート電極G11,G21,G
31,G41で電荷転送動作を行うこととなる。尚、この期間
THB(時点t3〜t4までの期間)の各信号波形を第11図に
拡大して示す。
Then, during the period of the driving signal by S 1 is "M" level, the timing signal of 4 phases for performing vertical charge transfer φ
1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 are input to the second drive circuit 11, so that the first to fourth first sets of gate signals φ 11 , φ 21 , φ 31 ,
Only φ 41 becomes equal to the timing signals φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 and the first to fourth gate electrodes G 11 , G 21 , G of the first set.
31, and thus performing the charge transfer operation in G 41. This period
The signal waveforms of T HB (the period up to the time t 3 ~t 4) shown enlarged in FIG. 11.

この結果、信号電荷は、第11図のゲート信号φ11
213141のタイミング(符号の1,2,3,4,5,6,7で示
す)に合わせて第14図に示す第1回目の転送のように水
平電荷転送路8側へ移され、最も水平電荷転送路8に近
い第1行目の画素信号q1jが水平電荷転送路8へ転送さ
れると共に、2行目の画素信号q2jが第1行目の位置ま
で移動する。
As a result, the signal charges are changed to the gate signals φ 11 and φ of FIG.
21, phi 31, the first horizontal charge transfer path 8 side as the transfer of that shown in FIG. 14 in accordance with the timing of phi 41 (indicated by 4, 5, 6, 7 code) The pixel signal q 1j of the first row closest to the horizontal charge transfer path 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 8 and the pixel signal q 2j of the second row moves to the position of the first row. I do.

次に、第1回目の水平走査期間T1H(時点t4〜t5の期
間)では、ゲート電極への信号の変化が停止し、一方、
水平電荷転送路8が4相駆動方式又は2相駆動方式に準
じた所定タイミングのゲート信号α〜αに同期して
水平転送を行うことにより、最初の1行分の画素信号を
読み出す。
Next, in the first horizontal scanning period T 1H (time period from t 4 to t 5 ), the change of the signal to the gate electrode is stopped.
The horizontal charge transfer path 8 performs horizontal transfer in synchronization with gate signals α 1 to α 4 at predetermined timings according to the four-phase driving method or the two-phase driving method, thereby reading out the pixel signals of the first row.

次に、時点t5〜t7の期間において、時点t3〜t5と同様
の動作を繰り返すことにより、次の行の画素信号の読出
しを行う。但し、時点t3〜t4の水平ブランキング期間T
HBでは、第3の駆動回路12の駆動信号S1とS2が同時に
“M"レベル、残りの駆動信号S3〜Snが“L"レベルとな
る。尚、この期間THBでの各ゲート信号の波形を第12図
に拡大して示す。
Next, in a period of time t 5 ~t 7, by repeating the same operation as the time t 3 ~t 5, reading out pixel signals of the next line. However, the horizontal blanking period from time t 3 ~t 4 T
In HB, the third drive signals S 1 and S 2 are simultaneously "M" level of the drive circuit 12, the remaining drive signals S 3 to S n becomes "L" level. The waveform of each gate signal during this period THB is shown in an enlarged manner in FIG.

この結果、第1〜第4番目の第1組のゲート電極G11
〜G41と、第5〜第8番目の第2組のゲート電極G12〜G
42が、タイミング信号φ〜φに等しいゲート信号φ
11〜φ41とφ12〜φ42によって駆動されることとなり、
これらのゲート電極下の画素信号が垂直転送される。
As a result, the first to fourth first set of gate electrodes G 11
And ~G 41, fifth to eighth second set of gate electrode G 12 ~G
42 is a gate signal φ equal to the timing signals φ 1 to φ 4
11 will be driven by to [phi] 41 and phi 12 to [phi] 42,
Pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred.

即ち、第12図に示すタイミングによると、第14図の第
2番目の垂直走査で示すように、第2行目の画素信号q
2jが水平電荷転送路8へ移り、第3行目のq3jが2行
分、第4行目のq4jが1行分、夫々水平電荷転送路8側
へ転送される。
That is, according to the timing shown in FIG. 12, as shown by the second vertical scanning in FIG.
2j is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and q 3j in the third row is transferred to the horizontal charge transfer path 8 side, and q 4j in the fourth row is transferred to the horizontal charge transfer path 8 side.

そして、時点t6〜t7の水平走査期間T1Hにおいて、水
平電荷転送路8が第2行目の画素信号q2jを読み出す。
Then, in the horizontal scanning period T IH time t 6 ~t 7, the horizontal charge transfer path 8 reads the pixel signals q 2j of the second row.

次に、時点t7から第3回目の走査読出しを開始する
と、第3の駆動回路12の駆動信号S1、S2とS3が“M"レベ
ルとなり、残りの駆動信号S4〜Snが“L"レベルとなるの
で、第1〜第3組の第1番目〜第12番目のゲート電極G
11〜G41、G12〜G42、G13〜G43によって垂直電荷転送が
行われる。したがって、第14図の第3番目の転送のよう
に第3行目の画素信号q3jが水平電荷転送路8へ転送さ
れると共に、第4〜第7行目の画素信号q4j,q5j,q6j,q
7jが夫々1行分ずつ水平電荷転送路8側へ転送される。
Then, from the time t 7 when starting the third time scan reading, third drive signals S 1 of the drive circuit 12, S 2 and S 3 is a "M" level, the remaining drive signal S 4 to S n Becomes the "L" level, so that the first to twelfth gate electrodes G of the first to third sets are set.
11 ~G 41, G 12 ~G 42 , G 13 ~G 43 vertical charge by the transfer is performed. Accordingly, the pixel signals q 3j in the third row are transferred to the horizontal charge transfer path 8 as in the third transfer in FIG. 14, and the pixel signals q 4j , q 5j in the fourth to seventh rows are transferred. , q 6j , q
7j are transferred to the horizontal charge transfer path 8 side by row.

そして、水平電荷転送路8によって第3行目の画素信
号q3jが読み出される。
Then, the pixel signal q 3j in the third row is read out by the horizontal charge transfer path 8.

以後は、各行の画素信号を読み出す毎に、第3の駆動
回路12の駆動信号S4〜Snが順番に“M"レベルに反転して
行くことにより、駆動されるゲート電極下の転送ピクセ
ルが4個ずつを組として順次に拡大していき、最後の水
平ブランキング期間THB(時点t9〜t10)では、第13図に
示すように、全てのゲート信号φ11〜φ4nがタイミング
信号φ〜φに等しい波形となり、最後の走査読出し
で最終行の画素信号を読み出すことができる。
Thereafter, each read out each row of pixel signals, the third by a drive signal S 4 to S n of the drive circuit 12 is gradually inverted "M" level in sequence, the drive is transferred pixels below the gate electrodes There will sequentially expand the four by four as a set, the last horizontal blanking period T HB (time t 9 ~t 10), as shown in FIG. 13, all the gate signal phi 11 to [phi] 4n The waveform becomes equal to the timing signals φ 1 to φ 4 , and the pixel signal of the last row can be read by the last scan reading.

第15図は、任意の順番、即ち第k番目と第k+1番目
の垂直電荷転送動作をポテンシャルプロフィールで示し
ているが、図示するように、水平電荷転送路8側の転送
ピクセルから順番に拡大あるいは空状態の転送ピクセル
の間隔が増えていくことにより、水平電荷転送路8に近
い側の画素信号から順に読出していくこととなる。
FIG. 15 shows an arbitrary order, that is, the k-th and (k + 1) -th vertical charge transfer operations by a potential profile. As shown in FIG. 15, the transfer pixels on the horizontal charge transfer path 8 side are sequentially enlarged or enlarged. As the interval between the transfer pixels in the empty state increases, the pixel signals closer to the horizontal charge transfer path 8 are sequentially read out.

このようにこの実施例によれば、1フレーム画に相当
する画素信号を1回のフレーム走査読出しで読み出すこ
とができる。
As described above, according to this embodiment, a pixel signal corresponding to one frame image can be read by one frame scanning read.

又、この実施例では、奇数番目のゲート電極幅より偶
数番目のゲート電極幅を広くしたので、トランスファゲ
ートに隣接する転送ピクセルの電荷保持容量を大きくす
ることができ、又、垂直電荷転送時にも必ず偶数番目の
ゲート電極下の転送ピクセルで電荷転送を行うので、転
送効率が向上する。
Further, in this embodiment, since the even-numbered gate electrode width is wider than the odd-numbered gate electrode width, the charge holding capacity of the transfer pixel adjacent to the transfer gate can be increased. Since charge transfer is always performed in the transfer pixels below the even-numbered gate electrodes, transfer efficiency is improved.

又、第3の駆動回路に該当するシフトレジスタが、各
ビット出力信号をタイミング信号の周波数と同一の周波
数で発生するので、タイミング周波数を従来のように高
くする必要がなく、又、リセットの制御も適宜のタイミ
ングで行うことができる。
Further, since the shift register corresponding to the third driving circuit generates each bit output signal at the same frequency as the frequency of the timing signal, it is not necessary to increase the timing frequency as in the prior art. Can be performed at an appropriate timing.

尚、この実施例では、各水平ブランキング期間に相当
する期間THBでは、4相のタイミング信号φ〜φ
同期して電荷転送を行うようにしたが、4相以上の適宜
の数のタイミング信号で、相数に応じたゲート電極を駆
動するように構成してもよい。
In this embodiment, the period T HB corresponding to each horizontal blanking period, but to perform the charge transfer in synchronism with the timing signal phi 1 to [phi] 4 of 4 phase, appropriate number of four or more phases The timing signal described above may be used to drive the gate electrode according to the number of phases.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の電荷結合型固体撮像装
置によれば、シフトレジスタが、各ビット出力信号をタ
イミング信号の周波数と同一の周波数で発生するので、
タイミング周波数を従来のように高くする必要がなく、
又、リセットの制御も適宜のタイミングで行うことがで
き、制御性が向上する。
As described above, according to the charge-coupled solid-state imaging device of the present invention, the shift register generates each bit output signal at the same frequency as the frequency of the timing signal.
There is no need to increase the timing frequency as before,
In addition, reset control can be performed at an appropriate timing, and controllability is improved.

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

第1図は本発明の一実施例の電荷結合型固体撮像装置を
適用した電子スチルカメラの概略構成図、 第2図は実施例の電荷結合型固体撮像装置の概略構成
図、 第3図は実施例における受光領域の要部構造及び周辺回
路構成を示す説明図、 第4図は第3図中のx−x線矢視縦断面図、 第5図は第3図中のy−y線矢視縦断面図、 第6図はシフトレジスタの回路構成を示す図、 第7図と第8図はシフトレジスタの動作を示すタイミン
グチャート、 第9図は実施例の走査読出し動作を概略的に示す説明
図、 第10図は実施例の走査読出し動作を詳細に示したタイミ
ングチャート、 第11図、第12図及び第13図は第10図中の要部タイミング
を拡大して示したタイミングチャート、 第14図は走査読出し時の電荷転送動作を概念的に示した
図、 第15図は走査読出し時の電荷転送動作をポテンシャルプ
ロフィールで示した図、 第16図は従来の電荷結合型固体撮像装置の要部構造を示
した構造説明図、 第17図は従来の電荷結合型固体撮像装置の動作タイミン
グを説明する説明図、 第18図は従来の電荷結合型固体撮像装置の動作をポテン
シャルプロフィールで説明するための説明図、 第19図は従来の電荷結合型固体撮像装置の動作を説明す
る説明図、 第20図は従来のシフトレジスタの回路図、 第21図は従来のシフトレジスタの動作タイミングを説明
するタイミングチャートである。 図中の符号; 1;撮像光学系 2;機械式の絞り機構 3;電荷結合型固体撮像装置 4;信号処理回路 5;記録機構 6;同期制御回路 7;受光領域 8;水平電荷転送路 9;出力アンプ 10;第1の駆動回路 11;第2の駆動回路 12;第3の駆動回路(シフトレジスタ) L1〜Lm;垂直電荷転送路 M11,M21,M31,M41〜;NMOSトランジスタ m11,m21,m31,m41〜;NMOSトランジスタ G11,G21,G31,G41〜;ゲート電極 u00〜u23;NMOSトランジスタ
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic still camera to which a charge-coupled solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a charge-coupled solid-state imaging device of the embodiment, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a main part structure and a peripheral circuit configuration of a light receiving region in the embodiment, FIG. 4 is a vertical sectional view taken along line xx in FIG. 3, and FIG. 5 is a line yy in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the circuit configuration of the shift register, FIGS. 7 and 8 are timing charts showing the operation of the shift register, and FIG. 9 is a schematic diagram showing the scanning read operation of the embodiment. FIG. 10 is a timing chart showing the scanning readout operation of the embodiment in detail, and FIGS. 11, 12, and 13 are timing charts showing enlarged main part timings in FIG. FIG. 14 is a diagram conceptually showing a charge transfer operation at the time of scanning reading, and FIG. FIG. 16 is a diagram showing a charge transfer operation at the time of discharge with a potential profile, FIG. 16 is a structural explanatory view showing a main part structure of a conventional charge-coupled solid-state imaging device, and FIG. FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the operation timing, FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional charge-coupled solid-state imaging device with a potential profile, and FIG. 19 is an explanation for the operation of the conventional charge-coupled solid-state imaging device. FIG. 20 is a circuit diagram of a conventional shift register, and FIG. 21 is a timing chart for explaining operation timing of the conventional shift register. 1; imaging optical system 2; mechanical diaphragm mechanism 3; charge-coupled solid-state imaging device 4; signal processing circuit 5; recording mechanism 6; synchronization control circuit 7; light receiving area 8; horizontal charge transfer path 9 ; output amplifier 10; the first driving circuit 11: second driving circuit 12; a third driving circuit (shift register) L 1 ~L m; vertical charge transfer path M 11, M 21, M 31 , M 41 ~ NMOS transistors m 11 , m 21 , m 31 , m 41 N; NMOS transistors G 11 , G 21 , G 31 , G 41 ;; gate electrodes u 00 to u 23 ; NMOS transistors

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川尻 和廣 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富士写真フイルム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−214871(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiro Kawajiri 798 Miyadai, Kaisei-cho, Ashigara-gun, Kanagawa Prefecture Fuji Photo Film Co., Ltd. (56) References JP-A-61-214871 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】画素に相当する複数の光電変換素子を行方
向及び列方向にマトリクス状に配列形成すると共に、列
方向に配列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転
送路を形成し、画素に発生した画素信号を垂直電荷転送
路へ転送した後、シフトレジスタから出力される所定タ
イミングのゲート信号を該垂直電荷転送路の転送ゲート
電極に供給することにより画素信号を各行毎に垂直転送
すると共に、水平電荷転送路によって各行毎の画素信号
を走査読出しする電荷結合型固体撮像装置において、 前記シフトレジスタは、 第1のタイミング信号(φ)と所定電圧線との間に各
ソース・ドレイン路を介して相互に直列に接続する第1,
第2,第3のトランジスタ(u11,u12,u13)と、 第1のトランジスタ(u11)のゲート・ソース間に接続
するブートストラップ用コンデンサ(ε11)と、 ゲート接点に第2のタイミング信号(φ)が印加され
且つそのドレイン接点が上記第2のトランジスタ
(u12)のゲート・ドレイン両接点に接続すると共にそ
のソース接点が上記電圧線に接続する第4のトランジス
タ(u14)と、 第2のタイミング信号(φ)と所定電圧線との間に各
ソース・ドレイン路を介して相互に直列に接続する第5,
第6,第7のトランジスタ(u21,u22,u23)と、 第5のトランジスタ(u21)のゲート・ソース間に接続
するブートストラップ用コンデンサ(ε21)と、 ゲート接点に第1のタイミング信号(φ)が印加され
且つそのドレイン接点が上記第6のトランジスタ
(u22)のゲート・ドレイン両接点に接続すると共にそ
のソース接点が上記電圧線に接続する第8のトランジス
タ(u24)を備え、 上記第2と第3のトランジスタ(u12,u13)の接続接点
と第5のトランジスタ(u21)のゲート接点が接続し、
第1のトランジスタ(u11)のゲート接点を入力接点、
第6と第7のトランジスタ(u22,u23)の接続接点を出
力接点とするセル構造の複数のビット回路を夫々入力接
点と出力接点が従属に接続するように配線し、 最下位に位置するビット回路の入力接点に上記第2のタ
イミング信号(φ)に同期してオン・オフとなるスイ
ッチング素子を介してスタートパルス信号を印加し、各
ビット回路の第3と第7のトランジスタ(u13,u23)の
ゲート接点にリセット信号が印加され、各ビット回路の
出力接点に生じるビット信号を前記夫々の転送ゲート電
極に供給する回路構成から成ることを特徴とする電荷結
合型固体撮像装置。
A plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and a vertical charge transfer path is formed adjacent to each photoelectric conversion element group arranged in a column direction. After the pixel signal generated in the pixel is transferred to the vertical charge transfer path, the gate signal at a predetermined timing output from the shift register is supplied to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path so that the pixel signal is In a charge-coupled solid-state imaging device that transfers and scans and reads out pixel signals for each row by a horizontal charge transfer path, the shift register includes a source connected between a first timing signal (φ B ) and a predetermined voltage line. .First and serially connected to each other via a drain path
A second and third transistor (u 11 , u 12 , u 13 ), a bootstrap capacitor (ε 11 ) connected between the gate and source of the first transistor (u 11 ), and a second gate connected to the gate contact. fourth transistor whose source contact with the timing signal (phi a) is and its drain contact is applied is connected to the gate and drain both contacts of said second transistor (u 12) is connected to the voltage line (u 14 ), and a fifth, serially connected between the second timing signal (φ A ) and the predetermined voltage line via each source / drain path.
A sixth and seventh transistor (u 21 , u 22 , u 23 ), a bootstrap capacitor (ε 21 ) connected between the gate and source of the fifth transistor (u 21 ), eighth transistor whose source contact with the timing signal (phi B) is and its drain contact is applied is connected to the gate and drain the contacts of the sixth transistor (u 22) of the is connected to the voltage line (u 24 ), wherein the connection contact of the second and third transistors (u 12 , u 13 ) and the gate contact of the fifth transistor (u 21 ) are connected,
A gate contact of the first transistor (u 11 ) as an input contact,
A plurality of bit circuits having a cell structure in which the connection contacts of the sixth and seventh transistors (u 22 , u 23 ) are output contacts are wired such that the input contacts and the output contacts are connected in a subordinate manner, and are located at the lowest position. A start pulse signal is applied to the input contact of the bit circuit via a switching element which is turned on / off in synchronization with the second timing signal (φ A ), and the third and seventh transistors ( A charge-coupled solid-state imaging device comprising a circuit configuration in which a reset signal is applied to a gate contact of u 13 , u 23 ) and a bit signal generated at an output contact of each bit circuit is supplied to each of the transfer gate electrodes. apparatus.
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