JPH04286283A - Charge coupled type solid-state image pick-up device - Google Patents

Charge coupled type solid-state image pick-up device

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Publication number
JPH04286283A
JPH04286283A JP3073686A JP7368691A JPH04286283A JP H04286283 A JPH04286283 A JP H04286283A JP 3073686 A JP3073686 A JP 3073686A JP 7368691 A JP7368691 A JP 7368691A JP H04286283 A JPH04286283 A JP H04286283A
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JP
Japan
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charge transfer
signal
gate electrodes
transfer path
signals
Prior art date
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Pending
Application number
JP3073686A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Muto
秀樹 武藤
Hiroshi Tanigawa
浩 谷川
Tetsuo Sen
哲夫 笘
Kazuhiro Kawajiri
和廣 川尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP3073686A priority Critical patent/JPH04286283A/en
Publication of JPH04286283A publication Critical patent/JPH04286283A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a charge coupled type solid-state image pick-up device which can perform the image pick-up with high frequency and high resolution to adapt to an EDTV type system. CONSTITUTION:At vertical charge transfer lines L1-Lm in correspondence to each picture element, each pair of transfer gate electrode is provided, and while it is dislocated in order from the picture element signal at a hirizontal charge transfer line 8 side, reading is performed. Then, according to a charge coupled type solid-state image pick-up device having such a constitution, the vertical charge transfer lines L1-Lm transfers and reads like the so-called domino in order from the signal charge located at the line at the most outputted side, and thus, the number of the transfer gate electrodes can be reduced and the structure becomes simplified. As this result, when manufacturing by the semiconductor manufacturing technics, the yield can be improved, the high resolution is easy, the image pick-up of the high frequency to adopt to the EDTV system can be corresponded to.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、EDTV放送システム
に適合する高解像度の撮像を行うための電荷結合型固体
撮像デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge-coupled solid-state imaging device for performing high-resolution imaging suitable for an EDTV broadcasting system.

【0002】0002

【従来の技術】現行のNTSC方式等のテレビジョン放
送システムにあっては、例えば525本の走査線で1フ
レームの画像を再生する為に、1フィールド当たり26
2.5本ずつのインターレース走査を行っている。これ
に対し、EDTV放送システムは、例えば1フィールド
当たり525本のノンインターレース走査を2回行うこ
とで1フレームの画像を再生することにより、NTSC
方式等との互換性を保ちつつNTSC方式等よりも鮮明
な再生画像を提供する。そして、このEDTV方式の画
像再生を実現するためのテレビジョン受像機には、第2
5図に示すような映像信号処理部が備えられており、放
送局から発信された現行のNTSC方式等のテレビジョ
ン信号をテレビジョン受像機内のチューナーで受信し、
1フィールド分(即ち、262.5TV本)の映像信号
を第1のフィールドメモリと第2のフィールドメモリに
一旦記憶した後、第1,第2のフィールドメモリから所
定タイミングに同期して夫々の映像信号を読出すと共に
、第1のフィールドメモリから読出した映像信号を直接
に加算回路へ供給し、第2のフィールドメモリから読み
出した信号を補間回路を介して加算回路へ供給すること
によって、現行の走査線間を補間した525TV本のフ
ィールド信号を形成する。従って、第26図に示すよう
に、所定周期のインターレース信号(A)と、補間処理
によって位相がずらされたインターレース信号(B)が
加算処理されることによって、2倍の垂直解像度の1フ
ィールド画相当のEDTV方式の映像信号(C)が形成
されることとなる。尚、図示しないが、輝度信号と色信
号の分離向上、ゴースト除去の向上等のための処理回路
を備えることによって、更に画質の向上を図るようにし
ている。
2. Description of the Related Art In the current television broadcasting system such as the NTSC system, in order to reproduce one frame of image using, for example, 525 scanning lines, one field has 26
Interlaced scanning is performed with 2.5 lines each. On the other hand, the EDTV broadcasting system, for example, reproduces one frame of image by performing non-interlaced scanning of 525 lines per field twice.
It provides a reproduced image that is clearer than the NTSC system while maintaining compatibility with other systems. In order to realize this EDTV system image reproduction, a television receiver has a second
It is equipped with a video signal processing unit as shown in Figure 5, which receives television signals such as the current NTSC system transmitted from broadcasting stations using the tuner inside the television receiver.
After one field's worth of video signals (that is, 262.5 TV lines) is temporarily stored in the first field memory and the second field memory, each video signal is transferred from the first and second field memories in synchronization with a predetermined timing. At the same time as reading the signal, the video signal read from the first field memory is directly supplied to the addition circuit, and the signal read from the second field memory is supplied to the addition circuit via the interpolation circuit. 525 TV field signals are generated by interpolating between scanning lines. Therefore, as shown in FIG. 26, by adding the interlaced signal (A) of a predetermined period and the interlaced signal (B) whose phase has been shifted by interpolation processing, one field image with twice the vertical resolution is generated. A video signal (C) corresponding to the EDTV system is formed. Although not shown, the image quality is further improved by providing a processing circuit for improving the separation of luminance signals and color signals, improving ghost removal, and the like.

【0003】一方、EDTV方式のシステムに適合した
ビデオカメラ等の撮像装置の開発も行われてきている。 このような撮像装置としては、例えば第26図の(C)
に示すように、予め再生画像と同じ垂直解像度のフィー
ルド撮像を行い、この撮像により得られる信号から、N
TSC方式に準じた262.5本ずつのインターレース
信号を形成してNTSC方式のテレビジョン信号を形成
するもの等がある。そして、このような高解像度の撮像
を行うための電荷結合型固体撮像デバイスの開発も進め
られている。まず、従来の高解像度型の電荷結合型固体
撮像デバイスの一例としては、一般的に知られているイ
ンターライン転送方式(IT方式)やフレームインター
ライン転送方式(FIT方式)の電荷結合型固体撮像デ
バイスの構造をそのまま踏襲して、垂直方向の画素数を
倍に増やしたものが知られている。
On the other hand, imaging devices such as video cameras that are compatible with EDTV systems have also been developed. As such an imaging device, for example, (C) in FIG.
As shown in Figure 2, field imaging is performed in advance with the same vertical resolution as the reproduced image, and from the signal obtained by this imaging, N
There is a system that forms 262.5 interlaced signals in accordance with the TSC system to form a television signal of the NTSC system. Further, development of charge-coupled solid-state imaging devices for performing such high-resolution imaging is also progressing. First, as an example of a conventional high-resolution charge-coupled solid-state imaging device, there are charge-coupled solid-state imaging devices using the commonly known interline transfer method (IT method) and frame interline transfer method (FIT method). There is a known device that follows the same structure as the device but doubles the number of pixels in the vertical direction.

【0004】したがって、このような電荷結合型固体撮
像デバイスの受光部は、第27図に示すように、各画素
に相当するフォトダイオードP11 ,P12 ,P2
2 ,P22等がマトリクス状に形成されると共に、各
行方向に並ぶフォトダイオード群毎に垂直電荷転送路が
隣接して形成され、更に、これらの垂直電荷転送路上に
は、各列方向に配列されるフォトダイオード群に対して
一対ずつ対応するような転送ゲート電極G11,G12
 ,G21 ,G22等が並設され、そして、これらの
転送ゲート電極に所謂4相駆動方式の駆動信号φ1 〜
φ4 を印加することでインターレース走査読出しを行
う。又、他の電荷結合型固体撮像デバイスとして、第2
8図に示すような配列の画素及び垂直電荷転送路で受光
部を構成したものが知られている。これは、各画素に相
当する各フォトダイオードPD1 ,PD2 ,PD3
 ,PD3等に対して、3個ずつの転送ゲート電極G1
1 ,G12 ,G13 〜を並設し、3相駆動方式の
駆動信号φ1 , φ2 , φ3に同期して画素信号
をノンインターレース走査読出しするものである。又、
第29図に示すように、4相駆動方式の駆動信号φ1 
〜φ4 に同期してノンインターレース走査読出しを行
うものも開発されている。即ち、この電荷結合型固体撮
像デバイスは、第29図に示すような配列の画素及び垂
直電荷転送路で受光部を構成してあり、各画素に相当す
る各フォトダイオードPD1 ,PD2 ,PD3 ,
PD4等に対して、4個ずつの転送ゲート電極G11,
G12 ,G13 ,G14  〜を並設し、4相駆動
方式の駆動信号φ1 〜φ4 に同期してノンインター
レース走査読出しする。
Therefore, as shown in FIG. 27, the light receiving section of such a charge-coupled solid-state imaging device includes photodiodes P11, P12, P2 corresponding to each pixel.
2, P22, etc. are formed in a matrix, and vertical charge transfer paths are formed adjacent to each photodiode group arranged in each row direction, and furthermore, on these vertical charge transfer paths, charge transfer paths are arranged in each column direction. Transfer gate electrodes G11 and G12 correspond to each pair of photodiode groups.
, G21, G22, etc. are arranged in parallel, and drive signals φ1 to φ1 of a so-called four-phase drive system are applied to these transfer gate electrodes.
Interlaced scanning readout is performed by applying φ4. In addition, as another charge-coupled solid-state imaging device,
A light receiving section is known in which the light receiving section is composed of pixels arranged as shown in FIG. 8 and a vertical charge transfer path. This corresponds to each photodiode PD1, PD2, PD3 corresponding to each pixel.
, PD3, etc., three transfer gate electrodes G1 each.
1, G12, and G13 are arranged in parallel, and pixel signals are read out in non-interlace scanning in synchronization with drive signals φ1, φ2, and φ3 of a three-phase drive system. or,
As shown in FIG. 29, the drive signal φ1 of the four-phase drive system
A device that performs non-interlaced scanning readout in synchronization with ~φ4 has also been developed. That is, in this charge-coupled solid-state imaging device, the light receiving section is composed of pixels and vertical charge transfer paths arranged as shown in FIG. 29, and each photodiode PD1, PD2, PD3,
For each PD4 etc., four transfer gate electrodes G11,
G12, G13, G14 ~ are arranged in parallel, and non-interlaced scanning and readout are performed in synchronization with drive signals φ1 ~ φ4 of a four-phase drive system.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のEDTVシステム用の電荷結合型固体撮像デ
バイスにあっては、垂直方向の画素数の増加に応じて転
送ゲート電極数も比例して増加することとなるので、開
口率と電荷転送率が低下して感度の悪化を招来する問題
があった。又、半導体製造技術によってこのような転送
ゲート電極数の増加を実現しようとすると、転送ゲート
電極を多層構造にする等の複雑な構造となるので、歩留
が低下する等の問題もあった。本発明はこのような課題
に鑑みて成されたものであり、ECTV方式の映像シス
テムに適した電荷結合型固体撮像デバイスを提供するこ
とを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such conventional charge-coupled solid-state imaging devices for EDTV systems, the number of transfer gate electrodes also increases in proportion to the increase in the number of pixels in the vertical direction. As a result, there is a problem in that the aperture ratio and charge transfer rate decrease, leading to deterioration in sensitivity. Furthermore, if an attempt is made to increase the number of transfer gate electrodes using semiconductor manufacturing technology, the transfer gate electrodes will have a complicated structure such as a multilayer structure, which causes problems such as a decrease in yield. The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a charge-coupled solid-state imaging device suitable for an ECTV video system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】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し、列方
向に配列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転送
路を形成して成る受光部を具備し、画素に発生した画素
信号を上記受光部の垂直電荷転送路へ転送した後、受光
部の垂直電荷転送路の転送ゲート電極に所定タイミング
のゲート信号を印加すると共に、水平電荷転送路によっ
て各行毎の画素信号を走査読出しする電荷結合型固体撮
像デバイスにおいて、前記受光部の転送ゲート電極を各
光電変換素子に対応して2個ずつ設け、走査読出し時に
は、相互に隣合う転送ゲート電極を所定数ずつ組にして
、水平電荷転送路側に最も近い側の組の転送ゲート電極
から順番に所定のタイミングのゲート信号を印加するこ
とによって、水平電荷転送路側に最も近い行に位置する
画素信号から順に転送を行い、更に、2回のノンインタ
ーレースフィールド走査読出しにより、1フレーム分の
走査読出しを行うようにした。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention forms a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels in a matrix in the row and column directions, and arranges them in the column direction. A light receiving section is provided with a vertical charge transfer path formed adjacent to each photoelectric conversion element group, and after transferring a pixel signal generated in a pixel to the vertical charge transfer path of the light receiving section, vertical charge transfer of the light receiving section is provided. In a charge-coupled solid-state imaging device in which a gate signal at a predetermined timing is applied to a transfer gate electrode in a horizontal charge transfer path, and pixel signals for each row are scanned and read out using a horizontal charge transfer path, the transfer gate electrode of the light receiving section is connected to each photoelectric conversion element. At the time of scan readout, a predetermined number of sets of adjacent transfer gate electrodes are formed, and gate electrodes are set at a predetermined timing in order from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path. By applying a signal, pixel signals are transferred in order from the row closest to the horizontal charge transfer path side, and furthermore, one frame worth of scanning readout is performed by performing two non-interlaced field scanning readouts.

【0007】又、画素に相当する複数の光電変換素子を
行方向及び列方向にマトリクス状に配列形成し、列方向
に配列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転送路
を形成して成る受光部と、該受光部のこれらの垂直電荷
転送路に連設する垂直電荷転送路を有する蓄積部とを具
備し、画素に発生した画素信号を上記受光部の垂直電荷
転送路へ転送した後、受光部と蓄積部の垂直電荷転送路
の転送ゲート電極に所定タイミングのゲート信号を印加
することにより、上記蓄積部の垂直電荷転送路へ全ての
画素信号を高速転送し、更に、該蓄積部の垂直電荷転送
路の転送ゲート電極に所定タイミングのゲート信号を印
加すると共に、水平電荷転送路によって各行毎の画素信
号を走査読出しする電荷結合型固体撮像デバイスにおい
て、前記受光部の転送ゲート電極を各光電変換素子に対
応して2個ずつ設けると共に、蓄積部の転送ゲート電極
数を受光部の転送ゲート電極数と等しく形成し、高速転
送時には、受光部中の相互に隣合う転送ゲート電極を所
定数ずつ組にして蓄積部に近い側の組の転送ゲート電極
から順番に所定タイミングのゲート信号を印加すると共
に、蓄積部中の転送ゲート電極には水平電荷転送路に近
い側の組からゲート信号の印加を停止し、走査読出し時
には、蓄積部において、相互に隣合う転送ゲート電極を
所定数ずつ組にして、水平電荷転送路側に最も近い側の
組の転送ゲート電極から順番に所定のタイミングのゲー
ト信号を印加することによって、水平電荷転送路側に最
も近い行に位置する画素信号から順に転送を行い、更に
、2回のノンインターレースフィールド走査読出しによ
り、1フレーム分の走査読出しを行うようにした。
Furthermore, a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in a matrix in the row and column directions, and a vertical charge transfer path is formed adjacent to each group of photoelectric conversion elements arranged in the column direction. and an accumulation section having a vertical charge transfer path connected to these vertical charge transfer paths of the light receiving section, the pixel signal generated in the pixel being transferred to the vertical charge transfer path of the light receiving section. After that, by applying a gate signal at a predetermined timing to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path of the light receiving section and the storage section, all pixel signals are transferred at high speed to the vertical charge transfer path of the storage section. In a charge-coupled solid-state imaging device in which a gate signal at a predetermined timing is applied to a transfer gate electrode of a vertical charge transfer path in the light receiving section, and a pixel signal for each row is scanned and read out by a horizontal charge transfer path, the transfer gate electrode of the light receiving section Two transfer gate electrodes are provided for each photoelectric conversion element, and the number of transfer gate electrodes in the storage section is made equal to the number of transfer gate electrodes in the light receiving section. A gate signal at a predetermined timing is applied to the transfer gate electrodes in the accumulation section in order from the transfer gate electrodes of the transfer gate electrodes of the group on the side closer to the storage section. When the application of the gate signal is stopped and the scanning readout is performed, a predetermined number of sets of mutually adjacent transfer gate electrodes are formed in the storage section, and a predetermined set of transfer gate electrodes are sequentially arranged starting from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path. By applying a timing gate signal, the pixel signals are transferred in order starting from the row closest to the horizontal charge transfer path, and then one frame's worth of scan readout is performed by performing two non-interlaced field scan readouts. I made it.

【0008】[0008]

【作用】このような構成を有する電荷結合型固体撮像デ
バイスによれば、垂直電荷転送路は、最も出力側の行に
位置する信号電荷から順番に所謂ドミノ倒しの如く転送
して読み出すので、転送ゲート電極数を低減することが
でき構造が簡素となる。この結果、半導体製造技術によ
って製造する場合に歩留まりを向上することができ、高
解像度化が容易となり、EDTV方式に適合した高周波
数の撮像に対応することができる。
[Operation] According to the charge-coupled solid-state imaging device having such a configuration, the vertical charge transfer path sequentially transfers and reads the signal charges from the row closest to the output side like a so-called domino toppling. The number of gate electrodes can be reduced and the structure can be simplified. As a result, when manufacturing using semiconductor manufacturing technology, the yield can be improved, resolution can be easily increased, and high frequency imaging compatible with the EDTV system can be supported.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明による電荷結合型固体撮像デバ
イスの一実施例を図面と共に説明する。まず、この電荷
結合型固体撮像デバイスを適用したEDTV方式用カメ
ラ一体型ビデオテープレコーダの全体構造を第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デバイスであり、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デバイス3の受光領
域に入射する構成となっている。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デバイス
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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a charge-coupled solid-state imaging device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the overall structure of an EDTV camera-integrated video tape recorder to which this charge-coupled solid-state imaging device is applied will be explained with reference to FIG. 1. In FIG. 1, 1 is an imaging optical system consisting of an imaging lens, etc.; A mechanical diaphragm mechanism 3 is a charge-coupled solid-state imaging device to which the present invention is applied, and each is arranged in order along the optical axis of the imaging optical system 1.
The configuration is such that the optical image of the object is incident on the light receiving area of the charge-coupled solid-state imaging device 3. Furthermore, 4 is a signal processing circuit, and 5 is a recording mechanism. The signal processing circuit 4 performs color separation, γ correction, white balance adjustment, etc. on the pixel signal output from the charge-coupled solid-state imaging device 3, and also converts it into a luminance signal. Color difference signals are formed, and the recording mechanism 5 performs recordable modulation processing on these luminance signals and color difference signals, and then records them on a magnetic recording medium or the like.

【0010】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デバイス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。電
荷結合型固体撮像デバイス3は第2図に示す構成となっ
ている。即ち、被写体光学像を受光する為の受光領域7
は、行方向Y及び列方向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X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 が設けられている。これらの垂直電荷転送路L
1〜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。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、それ
らの上面には光の入射を阻止するための遮光層が積層さ
れている。これらのゲート電極には、垂直電荷転送路L
1 〜Lm に所定タイミングに同期して電荷転送動作
を行わせるための駆動用ゲート信号が第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φH , VL , φG , φFS ,VS ,
 φ1 , φ2 , φ3 , φ4 とスタートパ
ルス信号は同期制御回路6が発生する。
The synchronous control circuit 6 controls the aperture mechanism 2,
By synchronously controlling the readout timing of the charge-coupled solid-state imaging device 3 and the operations of the signal processing circuit 4 and recording mechanism 5, a series of operations from imaging to recording is processed. The charge-coupled solid-state imaging device 3 has the configuration shown in FIG. That is, the light receiving area 7 for receiving the optical image of the subject.
is a plurality of photodiodes corresponding to pixels arranged in a matrix along the row direction Y and the column direction Vertical charge transfer path L1 formed adjacent to each other
~Lm is provided. These vertical charge transfer paths L
A horizontal charge transfer path 8 is formed at the end of each of the horizontal charge transfer paths 1 to Lm, and an output amplifier 9 is formed at the end of the horizontal charge transfer path 8. Furthermore, in the vertical charge transfer paths L1 to Lm,
As will be described later, gate electrodes are provided in a predetermined arrangement, and a light shielding layer for blocking the incidence of light is laminated on the upper surface of these gate electrodes. These gate electrodes have a vertical charge transfer path L.
1 to Lm, the driving gate signals for performing the charge transfer operation in synchronization with a predetermined timing are the first, second, and third gate signals.
It is supplied from drive circuits 10, 11, and 12 of. Incidentally, the timing signals φH, VL, φG, φFS, VS, φH, VL, φG, φFS, VS,
The synchronous control circuit 6 generates the start pulse signals φ1, φ2, φ3, φ4.

【0011】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8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α1 , α2 が同期制御回路
6から供給される。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6図と共に詳述する。尚、第3図は第3の駆動回路
12の回路図であり、第4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5図は第4図中のx−x線
矢視縦断面図、第6図は第4図のy−y線矢視縦断面図
である。
Further, the horizontal charge transfer path 8 receives signal charges transferred from the vertical charge transfer paths L1 to Lm,
Furthermore, gate electrodes are provided for horizontal transfer to the output amplifier 8 side, and gate signals α1 and α2 to be applied to the gate electrodes to perform these operations are supplied from the synchronization control circuit 6. Next, the structure of the light receiving area 7 and the circuit configuration of the drive circuits 10, 11, 12 connected thereto will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6. 3 is a circuit diagram of the third drive circuit 12, FIG. 4 is a circuit diagram of the main part of the light-receiving area 7 when viewed from the light-receiving surface side, and FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along the y-y line of FIG. 4;

【0012】まず第3図に基づいて、第3の駆動回路1
2の回路構成を説明する。駆動回路12は、スタートパ
ルス信号φS を位相のずれた2相のクロック信号φA
 とφB 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、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 と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 と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。 第3図に示すように、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 ,u1
3がソース・ドレイン路を直列として電圧VL の信号
線とクロック信号φB の信号線間に接続し、トランジ
スタu13のゲート接点にはリセット信号RSの信号線
が接続する。トランジスタu11のゲート接点とドレイ
ン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のゲート接点とソース接点が
共通接続すると共に、他のMOSトランジスタu14の
ソース接点に接続し、トランジスタu14のドレイン接
点が電圧VL の信号線、ゲート接点がクロック信号φ
A の信号線に夫々接続している。
First, based on FIG. 3, the third drive circuit 1
The second circuit configuration will be explained. The drive circuit 12 converts the start pulse signal φS into a two-phase clock signal φA with a phase shift.
This is a shift register that sequentially generates a drive signal of logical value "H" from the lower bit output to the upper bit output by transferring in synchronization with and φB. That is, at first, only the drive signal S1 is at the "H" level and all other upper bits are at the "L" level, and in the next cycle, the lower two bits of the drive signals S1 and S2 are at the "H" level and the other upper bits are at the "L" level. All outputs become “L” level, and in the next cycle, the lower 3 bits of drive signals S1, S2, and S3 become “L” level.
The "H" output level of the drive signal changes so that it spreads from the lower bits to the upper bits in order, such that when the output of the other upper bits becomes "H" level, all other upper bits output becomes "L" level.As shown in FIG. Since each bit has a cell structure, the circuit for the first bit will be described as a representative circuit. Three MOS transistors u11, u12, u1
3 connects the source-drain path in series between the signal line of voltage VL and the signal line of clock signal φB, and the signal line of reset signal RS is connected to the gate contact of transistor u13. A bootstrap capacitor ε11 is connected between the gate contact and the drain contact of the transistor u11, the gate contact and the source contact of the transistor u12 are commonly connected, and the bootstrap capacitor ε11 is connected to the source contact of another MOS transistor u14, and the drain of the transistor u14 is connected to the gate contact and the source contact of the transistor u12. The contact is the signal line of voltage VL, and the gate contact is the clock signal φ
They are connected to the signal lines of A.

【0013】更に、MOSトランジスタu11 ,u1
2 ,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
 ,u24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のドレイン接点(出力点
)とトランジスタu22のゲート接点(入力点)が接続
している。但し、信号φA とφBの接続が逆となる。 そして、このビット入力がトランジスタu11のゲート
接点に相当し、ビット出力がトランジスタu22のドレ
イン接点に相当する。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って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φS の入力は、クロック信号φA 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
っている。次に、第4図〜第6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内に夫々所定の回路を形成し
ている。
Furthermore, MOS transistors u11, u1
2, u13, and u14 have the same configuration as the MOS transistors u21, u22, and u23.
, u24 and a bootstrap capacitor ε21, and the drain contact (output point) of the transistor u12 and the gate contact (input point) of the transistor u22 are connected. However, the connections of the signals φA and φB are reversed. This bit input corresponds to the gate contact of the transistor u11, and the bit output corresponds to the drain contact of the transistor u22. By cascading the inputs and outputs of these bit cells, an n-bit output shift register is constructed, and the input of the start pulse signal φS to the least significant bit cell is an analog signal that becomes conductive in synchronization with the clock signal φA. This is done via switch u00. Next, in FIGS. 4 to 6, a p-well layer 14 for forming a light-receiving region 7 and a p-well layer 14 for forming a first drive circuit 10 are formed on the front side of the n-type semiconductor substrate 13.
A well layer 15 and a p-well layer 16 for forming the second and third drive circuits 11 and 12 are buried, and these p-well layers 16 are buried.
Predetermined circuits are formed in the well layers 14, 15, and 16, respectively.

【0014】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を行方向X及
び列方向Y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
、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6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〜L
m が形成されている。そして、第4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4図の点線で囲む斜線
部分)を形成している。尚、第4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4図において、垂直電荷転
送路L1 〜Ln 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, G1
2〜G41, G13〜G43, ……G1n〜G4n
が積層され、更に、ゲート電極G11を第1番目のゲー
ト電極とすると、第4図及び第5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G21,G41,G22,G42,G23,
G43……の幅W2を広く形成してある。
First, the light-receiving region 7 is formed by forming an n
A photodiode indicated by P in FIG. 2 is formed by arranging a plurality of impurity layers 17 made of + type impurities in a matrix along the row direction By forming an n-type impurity layer 18 (portion indicated by a dotted line in FIG. 6) adjacent to each arranged impurity layer 17, vertical charge transfer paths L1 to L in FIG.
m is formed. Then, by forming a p+ type impurity layer 19 around the area except for the part that will become the transfer gate, the photodiode part, and the vertical charge transfer path part shown by Tg in FIG. 4 (only one place is shown as a representative). , forming a channel stopper region (shaded area surrounded by dotted lines in FIG. 4). In addition, in FIG. 4, the photodiodes P in FIG. 2 are replaced by P1, P2, P3, P4 for each row.
...is shown. Furthermore, in FIG. 4, on the upper surface of the vertical charge transfer paths L1 to Ln, there are two photodiodes arranged adjacent to the photodiodes P1, P2, P3, P4, etc. arranged in each row, as shown in the figure. gate electrodes G11 to G41, G1 each consisting of separate polysilicon layers;
2~G41, G13~G43, ...G1n~G4n
are stacked, and if the gate electrode G11 is the first gate electrode, as shown in FIGS. 4 and 5, the odd-numbered gate electrodes G11, G31, G12, G32,
By narrowing the width W1 of G13, G33, ..., the even numbered gate electrodes G21, G41, G22, G42, G23,
G43... has a wide width W2.

【0015】そして、各ゲート電極に、後述する所定タ
イミングのゲート信号φ11, φ21, φ31, 
φ41, φ12, φ22, φ32, 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 , P
4 …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フィールドシフトさ
せることができる構造となっている。
[0015] Gate signals φ11, φ21, φ31, φ31, φ21, φ31, φ21, φ31, φ21, φ31, φ21, φ31, φ21, φ31,
By applying φ41, φ12, φ22, φ32, and φ42, potential wells (hereinafter referred to as transfer pixels) and potential barriers for charge transfer are generated in the vertical charge transfer path under each gate electrode. Moreover, even-numbered gate electrodes G21, G41, G22, G42,
When a predetermined high voltage signal is applied to G23, G43, ..., the transfer gate Tg becomes conductive, and
Each photodiode P1, P2, P3, P
4...and adjacent even-numbered gate electrodes G21,
The structure is such that the transfer pixels generated under G41, G22, G42, G23, G43, .

【0016】更に、第4図に示すように、垂直電荷転送
路L1 〜Lm の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
グで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。次に、第1の駆動回路10の回路構成
を第4図及び第6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NM
OS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G21,G41,G2
2,G42, G23,G43, ……の各先端部がN
MOSトランジスタM21,M41,M22,M42,
 M23,M43, ……を介して、駆動信号φH 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φG が供給される。更に、偶
数番目のゲート電極G21,G41,G22,G42,
 G23,G43, ……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駆動信号φFS、コレクタ接
点には電圧VS が印加される。
Furthermore, as shown in FIG. 4, a horizontal charge transfer path 8 is formed at the end of the vertical charge transfer paths L1 to Lm, and transfers signal charges at a timing conforming to the four-phase drive system or the two-phase drive system. A gate electrode is provided for horizontal transfer. Next, the circuit configuration of the first drive circuit 10 will be explained with reference to FIGS. 4 and 6. Horizontal charge transfer path 8
If the gate electrode G11 closest to is the first gate electrode, then the odd-numbered gate electrodes G11, G31, G12
, G32, G13, G33, ... each tip is NM
OS transistors M11, M31, M12, M32,
Connected to the signal line of the signal VL through M13, M33, . . . and connected to the even-numbered gate electrodes G21, G41, G2.
2, G42, G23, G43, ... each tip is N
MOS transistors M21, M41, M22, M42,
It is connected to the signal line of the drive signal φH via M23, M43, . . . Further, a drive signal φG is supplied to the gate contacts of these transistors. Furthermore, even numbered gate electrodes G21, G41, G22, G42,
At each tip of G23, G43, ..., there are npn transistors Q21, Q41, Q22, Q42, Q23,
The emitter contacts of Q43, . . . are connected, and a drive signal φFS is applied to the base contact of each npn transistor, and a voltage VS is applied to the collector contact.

【0017】そして、これらのNMOSトランジスタは
、第6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20,21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φH 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 は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。 また、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13のバイアス電圧V
S が印加される。
These NMOS transistors, as shown in the structure inside the p-well layer 15 in FIG. 6, consist of a pair of n+ type impurity layers 20 and 21 and a gate electrode laminated on the surface portion. n+ becomes the drain contact
A drive signal φH is applied to the type impurity layer 20, and the n+ type impurity layer 21, which serves as a source contact, is connected to the gate electrode on the vertical charge transfer path. Further, the signal VL is applied to the p+ type impurity layer 22 buried in the p well layer 15. The npn transistor is composed of a p+ type impurity layer 23 buried in a p well layer 15, an n+ type impurity layer 24, and an n type semiconductor substrate 13, and an n+ type impurity layer 24 serving as an emitter contact is connected to each gate electrode. A p-well layer 15 and a p+ type impurity layer 23 are connected and serve as a base contact.
A timing signal φFS is applied to the n-type semiconductor substrate 13, which serves as a collector contact, and a bias voltage V of the substrate 13 is applied to the n-type semiconductor substrate 13, which serves as a collector contact.
S is applied.

【0018】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φ1 〜φ4 を第
3の駆動回路12からの駆動信号S1,S2,S3,S
4,〜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φ1 、第2番目のNMOSトランジスタm
21 ,m22 ,m23 ,m24……のドレイン接
点にはタイミング信号φ2 、第3番目のNMOSトラ
ンジスタm31 ,m32 ,m33 ,m34……の
ドレイン接点にはタイミング信号φ3 、第4番目のN
MOSトランジスタm41 ,m42 ,m43 ,m
44……のドレイン接点にタイミング信号φ4 が供給
されている。尚、第4図中、NMOSトランジスタm1
1, m21, m31, m41……の各ソース接点
側の信号φ11, φ21, φ31, φ41……が
タイミング信号φ1,φ2,φ3,φ4 に対応した信
号である。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。第3の駆動回路
12は、上述したように所定タイミングの駆動信号S1
 , S2 , S3 , S4 〜Sn を出力する
シフトレジスタで形成されている。尚、第2,第3の駆
動回路11,12は、第6図に示すpウェル層16中に
形成したNMOS構造のトランジスタ及び電子素子で形
成される。第6図のpウェル層16中には、一例として
、NMOSトランジスタを構成するn+ 形不純物層2
5,26及びゲート接点を示している。次に、かかる構
造を有する電荷結合型固体撮像装置の撮像動作を動画撮
像の場合について説明する。
Next, the second drive circuit 11 converts the timing signals φ1 to φ4 supplied from the synchronous control circuit 6 into drive signals S1, S2, S3, S from the third drive circuit 12.
It consists of NMOS transistors m11, m21, m31, m41, . Drive signals S1, S2, S3, S4... are applied, and the first NMOS transistors m11, m11,
The timing signal φ1 is applied to the drain contacts of m12, m13, m14..., and the second NMOS transistor m
The timing signal φ2 is applied to the drain contacts of 21, m22, m23, m24..., the timing signal φ3 is applied to the drain contacts of the third NMOS transistor m31, m32, m33, m34..., and the fourth NMOS transistor
MOS transistors m41, m42, m43, m
A timing signal φ4 is supplied to the drain contacts of 44.... In addition, in FIG. 4, the NMOS transistor m1
The signals φ11, φ21, φ31, φ41, . As shown in the figure, the source contacts of the NOMS transistors are connected in order from the gate electrode G11 closest to the horizontal charge transfer path 8. As described above, the third drive circuit 12 receives the drive signal S1 at a predetermined timing.
, S2, S3, S4 to Sn. The second and third drive circuits 11 and 12 are formed of NMOS transistors and electronic elements formed in the p-well layer 16 shown in FIG. In the p-well layer 16 in FIG. 6, as an example, there is an n+ type impurity layer 2 constituting an NMOS transistor.
5, 26 and gate contacts are shown. Next, the imaging operation of the charge-coupled solid-state imaging device having such a structure will be described in the case of moving image imaging.

【0019】まず、概略動作を第7図と共に説明する。 現行のNTSC方式は、512TV本の走査に対して、
1/60秒のインターレースフィールド走査読出しを2
回行うことにより、1/30秒のフレーム画を得ている
。これに対して、本実施例ではこの2倍の周波数で走査
読出しを行う。即ち、1/60秒に512TV本のノン
インターレースフィールド走査読出しを2回行うことに
より、1/30秒の間に従来の2倍の垂直解像度の撮像
を行う。第7図中、期間F1が第1フィールド走査期間
、期間F2が第2フィールド走査期間であり、共に1/
60秒に設定されている。同図中の或る時点t1 から
画素信号の走査読出しを開始するものとすると、まず、
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。尚、期
間T1Hは現行のNTSC方式の場合の所謂1H期間の
1/2の時間である。
First, the general operation will be explained with reference to FIG. The current NTSC system scans 512 TV lines,
1/60 second interlaced field running output 2
By repeating this process twice, a 1/30 second frame image is obtained. In contrast, in this embodiment, scanning readout is performed at twice this frequency. That is, by performing non-interlaced field scanning and readout of 512 TV lines twice in 1/60 second, imaging with twice the conventional vertical resolution is performed in 1/30 second. In FIG. 7, period F1 is the first field scanning period, and period F2 is the second field scanning period, both of which are 1/
It is set to 60 seconds. Assuming that scanning readout of pixel signals is started from a certain time point t1 in the figure, first,
During the period TVB, which corresponds to the vertical blanking period of a standard television system such as NTSC, the pixel signals of all photodiodes are simultaneously transferred to the transfer pixels of the vertical charge transfer paths L1 to Lm, and the period corresponds to the next horizontal blanking period. In the period THB, the pixel signal of the transfer pixel closest to the horizontal charge transfer path 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and then, in the period T1H corresponding to the horizontal scanning period, the horizontal charge transfer path 8 is transferred in one row. The pixel signals of the first row are read out by horizontally transferring the pixel signals for the first row. Note that the period T1H is 1/2 of the so-called 1H period in the case of the current NTSC system.

【0020】そして、次の水平ブランキング期間に相当
する期間THB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、第2行目
の画素信号を読み出す。更に、次の水平ブランキング期
間と水平走査期間に相当する各期間THBとT1Hにお
いて第3行目の画素信号を読出す。そして、残りの行の
画素信号も同様の処理を繰り返すことによって順番に読
出し、最終的に1フィールド画に対応する512TV本
の全画素信号を読み出す(時点tF1)。次に、時点t
F1〜tF2の期間において第2フィールドの走査読出
しを行い、第1フィールド走査読出しの場合と同じ動作
を繰り返す。そして、期間F1,F2で示す夫々512
TV本のノンインターレース走査読出しを繰り返すこと
によって撮像動作を行うようになっている。次に、第8
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8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。
[0020] Then, during the period THB corresponding to the next horizontal blanking period, the vertical charge transfer paths L1 to Lm
transfers the pixel signals of the next row to the horizontal charge transfer path 8, and furthermore, the horizontal charge transfer path 8 horizontally transfers the pixel signals of the second row in the period T1H corresponding to the next horizontal scanning period. read out. Furthermore, the pixel signals of the third row are read out during each period THB and T1H corresponding to the next horizontal blanking period and horizontal scanning period. Then, the pixel signals of the remaining rows are sequentially read out by repeating the same process, and finally all 512 TV pixel signals corresponding to one field picture are read out (time tF1). Next, time t
In the period from F1 to tF2, the second field is scanned and read out, and the same operation as in the first field scanned and readout is repeated. Then, 512 respectively indicated by periods F1 and F2
Imaging operations are performed by repeating non-interlaced reading and reading of TV programs. Next, the eighth
The scanning readout operation will be described in detail based on the timing chart for each drive signal and timing signal shown in the figure. Note that the period TVB in FIG. 8 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. Further, in the figure, the symbol "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.

【0021】又、第1のフィールド走査期間F1と第2
のフィールド走査期間F2の動作は共に同じであるので
、第8図で共通して説明する。まず、垂直ブランキング
期間に対応する期間TVBでは、タイミング信号φH 
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φG は常に“M”レベル
となり、タイミング信号φFSはタイミング信号φH 
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。したがって、この期間TVBでは、“M”レ
ベルのタイミング信号φG により、第1の駆動回路1
0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 , S
2 , 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 
,G31 ,G41〜G1n ,G2n ,G3n ,
G4nは第1の駆動回路10によって制御される。即ち
、タイミング信号φH 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〜G1n ,G3nに印加されるゲ
ート信号φ11,φ31 ,φ12 ,φ32〜φ1n
 ,φ3n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。
[0021] Also, the first field scanning period F1 and the second field scanning period F1 are
Since the operations during the field scanning period F2 are the same, they will be explained in common with reference to FIG. First, in the period TVB corresponding to the vertical blanking period, the timing signal φH
goes to "H" level at a predetermined time t2, otherwise goes to "M" level, timing signal φG always goes to "M" level, and timing signal φFS reaches timing signal φH.
goes to "H" level in synchronization with "H" level, and all other drive signals S1 to Sn output from the third drive circuit 12 are always at "L" level. Become. Therefore, during this period TVB, the timing signal φG at the "M" level causes the first drive circuit 1 to
All the NMOS transistors S1 and S of the third drive circuit 12 are in a conductive state, while all the drive signals S1 and S of the third drive circuit 12 are in a conductive state.
2, S3 to Sn are at "L" level, all NMOS transistors in the second drive circuit 11 become non-conductive, and all gate electrodes G11, G21
, G31 , G41~G1n , G2n , G3n ,
G4n is controlled by the first drive circuit 10. That is, when the timing signals φH and φFS are not at the "H" level, the odd-numbered gate electrodes G11 and G31
, G12, G32 to G1n, and gate signals φ11, φ31, φ12, φ32 to φ1n applied to G3n.
, φ3n are equal to the "L" level signal VL (this signal is always set to -8 volts), and a potential barrier is generated in the vertical charge transfer paths L1 to Lm below these gate electrodes.

【0022】一方、偶数番目のゲート電極G21 ,G
41 ,G22 ,G42〜G2n ,G4nに印加さ
れるゲート信号φ21 ,φ41 ,φ22 ,φ42
〜φ2n ,φ4nは、“M”レベルの信号φH 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。したがって、
トランスファゲートTgに隣接する部分(第4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はポ
テンシャル障壁で分離された状態となる。この様な状態
で、所定時点t2 において、タイミング信号φH 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15〜25ボルト
の“H”レベルの基板電圧VS 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。
On the other hand, even-numbered gate electrodes G21, G
Gate signals φ21, φ41, φ22, φ42 applied to 41, G22, G42 to G2n, G4n
~φ2n, φ4n are equal to the "M" level signal φH, and the vertical charge transfer path L1 under these gate electrodes is
A transfer pixel occurs at ~Lm. therefore,
Portion adjacent to transfer gate Tg (see Figure 4)
all become transfer pixels, and these transfer pixels are separated by a potential barrier. In this state, when the timing signals φH and φFS go to the "H" level at a predetermined time t2, all the npn transistors Q21, Q41, Q61... become conductive, and the even-numbered gate electrodes G21, G41, G22
, G42 to G2n, and G4n are applied with the "H" level substrate voltage VS of approximately 15 to 25 volts, so all transfer gates Tg become conductive, and the pixel signals of all photodiodes are transferred to the respective adjacent transfer pixels. be transferred.

【0023】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12図中の時点t2 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12図は、或る1つ
の垂直電荷転送路の電荷転送動作を示し、□で示す部分
が空の転送エレメント又はポテンシャル障壁、斜線で埋
めた部分が信号電荷の存在する転送エレメントを示す。 次に、最初の水平ブランキング期間に相当する期間TH
Bでは、タイミング信号φG 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。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って、第2の
駆動回路11中の駆動信号S1 に関わる第1組目のN
MOSトランジスタm11 ,m21 ,m31 ,m
41だけが導通状態となる。
In this way, during the period TVB, a so-called field shift operation is performed, and as shown at time t2 in FIG. will be moved to In addition, FIG. 12 shows the charge transfer operation of a certain vertical charge transfer path, where the part indicated by □ indicates an empty transfer element or a potential barrier, and the shaded part indicates a transfer element in which signal charges exist. . Next, a period TH corresponding to the first horizontal blanking period
In B, since the timing signal φG is always at the "L" level, all NMOS transistors in the first drive circuit 10 are rendered non-conductive and are isolated from all gate electrodes. On the other hand, only the drive signal S1 at the first output terminal of the third drive circuit 12 is at "M" level, and the other drive signal S2
~Sn becomes “L” level, so that the first set of N related to the drive signal S1 in the second drive circuit 11
MOS transistors m11, m21, m31, m
Only 41 becomes conductive.

【0024】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φ1 , φ2 , φ3 , φ4 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φ11, φ21, φ31, 
φ41だけがタイミング信号φ1 , φ2 , φ3
 , φ4 と等しくなり、最初の組の第1〜第4番目
のゲート電極G11, G21, G31, G41で
電荷転送動作を行う。尚、この期間THB(時点t3 
〜t4 までの期間)の各信号波形を第9図に拡大して
示す。この結果、信号電荷は、第9図のゲート信号φ1
1, φ21, φ31, φ41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1
2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。 次に、第1回目の水平走査期間T1H(時点t4 〜t
5 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α1 ,α2
 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。
During the period when only the drive signal S1 is at the "M" level, four-phase timing signals φ1, φ2, φ3, and φ4 for performing vertical charge transfer are input to the second drive circuit 11. , the first to fourth gate signals φ11, φ21, φ31,
Only φ41 has timing signals φ1, φ2, φ3
, φ4, and the charge transfer operation is performed by the first to fourth gate electrodes G11, G21, G31, and G41 of the first set. Note that during this period THB (time t3
FIG. 9 shows enlarged signal waveforms during the period from t4 to t4. As a result, the signal charge becomes the gate signal φ1 in FIG.
1, φ21, φ31, and φ41 (indicated by symbols 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7).
As in the first transfer shown in FIG. 2, the pixel signal q1j of the first row closest to the horizontal charge transfer path 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and at the same time, 2
The pixel signal q2j of the row moves to the position of the first row. Next, the first horizontal scanning period T1H (time t4 to t
5), the signal to the gate electrode stops changing, and the horizontal charge transfer path 8 receives the gate signals α1 and α2 at predetermined timing according to the four-phase drive system or the two-phase drive system.
By performing horizontal transfer in synchronization with , pixel signals for the first row are read out.

【0025】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THB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10図に拡大して示す。 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G1
2〜G42が、タイミング信号φ1 〜φ4 に等しい
ゲート信号φ11〜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。即ち、第10図に示すタイミングに
よると、第12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q2jが水平電荷転送路8へ移り、
第3行目が2行分、第4行目が1行分ずつ水平電荷転送
路8側へ転送される。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。
Next, during the period from time t5 to t7, the same operation as at time t3 to t5 is repeated to read out the pixel signals of the next row. However, at time t3
During the horizontal blanking period THB from ~t4, the drive signals S1 and S2 of the third drive circuit 12 are simultaneously set to "M".
The remaining drive signals S3 to Sn become "L" level. Incidentally, the waveforms of each gate signal during this period THB are shown in an enlarged manner in FIG. As a result, the first to fourth gate electrodes G11 of the first set
~G41 and the fifth to eighth gate electrodes G1 of the second set
2 to G42 are driven by gate signals φ11 to φ41 and φ12 to φ42, which are equal to the timing signals φ1 to φ4, and the pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred. That is, according to the timing shown in FIG. 10, as shown in the second vertical scan of FIG.
The pixel signal q2j of the second row moves to the horizontal charge transfer path 8,
Two rows of the third row and one row of the fourth row are transferred to the horizontal charge transfer path 8 side. Then, in the horizontal scanning period T1H from time t6 to t7, the horizontal charge transfer path 8 reads out the pixel signal q2j of the second row.

【0026】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G11〜G4
1、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12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6行目の画素信号q4
j, q5jが夫々2行分ずつ、画素信号q6jが1行
分、水平電荷転送路8側へ転送される。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。
Next, when the third scanning readout is started from time t7, the drive signal S1 of the third drive circuit 12 is
, S2 and S3 are at "M" level, and the remaining drive signals S4 to Sn are at "L" level, so that the first to twelfth gate electrodes G11 to G4 of the first to third sets are
1, G12 to G42, and G13 to G43 perform vertical charge transfer. Therefore, like the third transfer in FIG. 12, the pixel signal q3j of the third row is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and the pixel signal q4 of the fourth to sixth rows
pixel signals j and q5j for two rows each and pixel signal q6j for one row are transferred to the horizontal charge transfer path 8 side. Then, the pixel signal q3j of the third row is read out by the horizontal charge transfer path 8.

【0027】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って、駆動される
ゲート電極が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 〜t1
0)では、第11図に示すように、全てのゲート信号φ
11〜φ4nがタイミング信号φ1 〜φ4 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。第13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。
From then on, each time the pixel signals of each row are read out,
By sequentially inverting the drive signals S4 to Sn of the third drive circuit 12 to the "M" level, the number of gate electrodes to be driven is sequentially expanded in groups of four,
Last horizontal blanking period THB (time t9 to t1
0), all gate signals φ
11 to φ4n have a waveform equal to the timing signals φ1 to φ4, and the pixel signals of the last row can be read out in the last scanning readout. FIG. 13 shows potential profiles of vertical charge transfer operations in an arbitrary order, that is, the k-th and k+1-th vertical charge transfer operations. By increasing the spacing of empty transferred pixels,
The pixel signals are read out in order from the side closest to the horizontal charge transfer path 8.

【0028】そして、読み出された画素信号を信号処理
することにより、EDTV方式のシステムに適合した映
像信号を形成するのに供される。以上に説明した実施例
によれば、垂直方向の画素数をNTSC方式に対応した
従来と同じ数に設定し、且つそれらに対応する転送ゲー
ト電極数も同じ数にしたままで、画素信号を所謂ドミノ
倒しのように水平電荷転送路側から順次に読み出すよう
な新規なノンインターレース走査読出しを適用したので
、開口率と電荷転送率の低下を招来することなく、ED
TV方式に適合した高垂直解像度の走査読出しを実現す
ることができる。又、受光領域の構造が簡素なので、歩
留の向上を図ることができる。又、ゲート電極へゲート
信号を供給する駆動回路を、CMOS構造のトランジス
タで形成せず、NMOS構造のMOSトランジスタ及び
バイポーラ構造のトランジスタで形成することとしたの
で、高耐圧の駆動回路を実現することができ、縦型オー
バーフロードレインと電子シャッター機能をもたせるこ
とができる。そして、縦型オーバーフロードレイン構造
を備えることでフォトダイオードの超過電荷を基板側へ
廃棄してブルーミング等の発生を無くし、又、基板抜き
電子シャッターを可能にしている。
[0028] The read pixel signals are subjected to signal processing to form a video signal suitable for the EDTV system. According to the embodiment described above, the number of pixels in the vertical direction is set to the same number as the conventional one compatible with the NTSC system, and the number of corresponding transfer gate electrodes is also kept the same, and the pixel signal is By applying a new non-interlaced scanning readout method that sequentially reads data from the horizontal charge transfer path side like falling dominoes, the ED
Scanning readout with high vertical resolution suitable for TV systems can be realized. Furthermore, since the structure of the light receiving area is simple, the yield can be improved. Furthermore, since the drive circuit that supplies gate signals to the gate electrode is not formed using transistors with a CMOS structure, but is formed using MOS transistors with an NMOS structure and transistors with a bipolar structure, it is possible to realize a drive circuit with high breakdown voltage. It can also be equipped with a vertical overflow drain and an electronic shutter function. By providing a vertical overflow drain structure, the excess charge of the photodiode is discarded to the substrate side, thereby eliminating the occurrence of blooming and the like, and also enabling an electronic shutter without the substrate.

【0029】次に、他の実施例の電荷結合型固体撮像デ
バイスを説明する。尚、この実施例は、受光領域で発生
した画素信号を一旦蓄積領域に保持してから走査読出し
を行うノンインターライン蓄積型の電荷結合型固体撮像
デバイスである。そして、EDTV用カメラ一体型ビデ
オテープレコーダに適用した場合は、第1図と同様な構
成となる。まず、この実施例の電荷結合型固体撮像デバ
イスの構成を第14図と共に説明する。尚、第14図に
おいて、第2図と同等の部分を同一符号で示し、蓄積部
を符号100で示す。即ち、被写体光学像を受光するた
めの受光部7は、列方向Yに沿ってn個、行方向Xに沿
ってm個の合計n×m個のマトリクス状に配列形成され
る画素に相当する複数のフォトダイオード(図中、Pで
示す部分)と、列方向Yに配列される各フォトダイオー
ド群に隣接してm本の垂直電荷転送路L1 〜Lm が
形成されている。
Next, another example of a charge-coupled solid-state imaging device will be described. This embodiment is a non-interline accumulation type charge-coupled solid-state imaging device in which a pixel signal generated in a light receiving area is temporarily held in an accumulation area and then scanned and read out. When applied to an EDTV camera-integrated video tape recorder, the configuration is similar to that shown in FIG. 1. First, the configuration of the charge-coupled solid-state imaging device of this example will be explained with reference to FIG. 14. In FIG. 14, the same parts as in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the storage section is designated by the reference numeral 100. That is, the light receiving unit 7 for receiving the optical image of the subject corresponds to pixels arranged in a matrix of n pixels along the column direction Y and m pixels along the row direction X, for a total of n×m pixels. A plurality of photodiodes (portions indicated by P in the figure) and m vertical charge transfer paths L1 to Lm are formed adjacent to each photodiode group arranged in the column direction Y.

【0030】更に、受光部7の下方に、垂直電荷転送路
L1 〜Lm の延びた垂直電荷転送路群を有する蓄積
部100が連設されている。蓄積部100のこれらの垂
直電荷転送路L1 〜Lm の夫々の終端部には、水平
電荷転送路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。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。これらのゲート電極
には、垂直電荷転送路L1 〜Lm に所定タイミング
に同期して電荷転送動作を行わせるための駆動信号が第
1,第2,第3の駆動回路10,11,12から供給さ
れる。尚、各駆動回路10,11,12に供給されるタ
イミング信号φH , VL , φG , φFS 
,VS , φ1 , φ2 , φ3, φ4 ,φ
IN ,φRS ,φA ,φB は同期制御回路6が
発生する。
Furthermore, below the light receiving section 7, an accumulation section 100 having a group of vertical charge transfer paths L1 to Lm is arranged in series. A horizontal charge transfer path 8 is formed at the end of each of the vertical charge transfer paths L1 to Lm of the storage section 100, and an output amplifier 9 is formed at the end of the horizontal charge transfer path 8. Further, the vertical charge transfer paths L1 to Lm are provided with gate electrodes arranged in a predetermined manner, as will be described later, and furthermore, a light shielding layer for blocking the incidence of light is laminated on the upper surface of these gate electrodes. Drive signals for causing the vertical charge transfer paths L1 to Lm to perform charge transfer operations in synchronization with predetermined timing are supplied to these gate electrodes from first, second, and third drive circuits 10, 11, and 12. be done. Note that the timing signals φH, VL, φG, φFS supplied to each drive circuit 10, 11, 12
, VS , φ1 , φ2 , φ3, φ4 , φ
IN, φRS, φA, and φB are generated by the synchronous control circuit 6.

【0031】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11側へ水平転送するためのゲート電極
が設けられており、これらの動作を行うために各ゲート
電極に印加するゲート信号α1 , α2 が同期制御
回路6(第1図参照)から供給される。次に、この電荷
結合型固体撮像装置の構造を第15図と第16図と共に
詳述する。尚、第15図は、受光部7と蓄積部100の
要部構造を拡大して示すと共に、第1,第2の駆動回路
10,11の回路構成をし、第16図は第3の駆動回路
12の回路を示す。 まず、第15図において、この電荷結合型固体撮像装置
は、半導体集積回路製造技術により、半導体基板中に適
宜の種類且つ不純物濃度の層を埋設すると共に、該半導
体基板上に電極層等を積層することにより形成されるも
のである。
Further, the horizontal charge transfer path 8 receives signal charges transferred from the vertical charge transfer paths L1 to Lm,
Furthermore, gate electrodes are provided for horizontal transfer to the output amplifier 11 side, and gate signals α1 and α2 applied to each gate electrode to perform these operations are supplied from the synchronous control circuit 6 (see Figure 1). be done. Next, the structure of this charge-coupled solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 16. Note that FIG. 15 shows an enlarged view of the main structure of the light receiving section 7 and the storage section 100, and also shows the circuit configuration of the first and second drive circuits 10 and 11, and FIG. 16 shows the structure of the third drive circuit 10 and 11. The circuit of circuit 12 is shown. First, in FIG. 15, this charge-coupled solid-state imaging device is constructed by embedding layers of appropriate types and impurity concentrations in a semiconductor substrate using semiconductor integrated circuit manufacturing technology, and laminating electrode layers and the like on the semiconductor substrate. It is formed by

【0032】受光部7は、半導体基板中のpウェル層(
図示せず)内にn+ 形不純物からなる複数の不純物層
を列方向Y及び行方向Xに沿ってマトリクス状に配列形
成することにより、第14図中のPで示すフォトダイオ
ード群(第15図には、P1 , P2, P3 , 
P4 , P5 〜で示す)が設けられ、列方向Yに配
列される各フォトダイオード群に隣接してn形の不純物
層を形成することにより、第14図の垂直電荷転送路L
1 〜Lm (第15図では、一部の垂直電荷転送路L
i−1 , Li , Li+1 , Li+2 を示
す)が形成されている。更に、垂直電荷転送路上には、
各行のフォトダイオードに対して一対ずつの転送ゲート
電極G11 ,G21, G31 ,G41、G12 
,G22 ,G32 ,G42〜G1n/2, G2n
/2 ,G3n/2 ,G4n/2が積層されている。 尚、Y列方向にn行のフォトダイオードP1〜Pn が
形成されるので、転送ゲート電極の総数は2×n本とな
る。又、説明の都合上、転送ゲート電極を一般的に符号
Gikで表すと、添字kは4個の転送ゲート電極を1組
として各組の順番を示し、添字jは各組内の4本の転送
ゲート電極の順番を示す。したがって、第1組(k=1
)の転送ゲート電極はG11 ,G21, G31 ,
G41で示し、最終組(k=n/2)の転送ゲート電極
はG1n/2, G2n/2 ,G3n/2 ,G4n
/2で示す。
The light receiving section 7 is located in a p-well layer (
By arranging a plurality of impurity layers made of n+ type impurities in a matrix along the column direction Y and the row direction X in the photodiode group shown by P in FIG. are P1, P2, P3,
By forming an n-type impurity layer adjacent to each photodiode group arranged in the column direction Y, the vertical charge transfer path L in FIG.
1 to Lm (in FIG. 15, some vertical charge transfer paths L
i-1, Li, Li+1, Li+2) are formed. Furthermore, on the vertical charge transfer path,
One pair of transfer gate electrodes G11, G21, G31, G41, G12 for each row of photodiodes.
, G22 , G32 , G42~G1n/2, G2n
/2, G3n/2, and G4n/2 are stacked. Note that since n rows of photodiodes P1 to Pn are formed in the Y column direction, the total number of transfer gate electrodes is 2.times.n. For convenience of explanation, transfer gate electrodes are generally represented by the symbol Gik, where the subscript k indicates the order of each set of four transfer gate electrodes, and the subscript j indicates the order of the four transfer gate electrodes in each set. The order of transfer gate electrodes is shown. Therefore, the first set (k=1
) transfer gate electrodes are G11, G21, G31,
The transfer gate electrodes of the final set (k=n/2) are G1n/2, G2n/2, G3n/2, G4n.
/2 indicates.

【0033】そして、第15図のTg で示す(1カ所
だけ代表して示す)トランスファゲートとなる部分と、
フォトダイオードの部分及び垂直電荷転送路の部分を除
く周囲にp+ 形の不純物層から成るチャンネルストッ
パ(第15図の点線で囲む斜線部分)が形成されている
。更に、蓄積部100まで延びる垂直電荷転送路の上面
にも、電荷転送を実現するための転送ゲート電極g11
,g21,g31,g41、g12,g22,g32,
g42  〜g1n/2, g2n/2 ,g3n/2
 ,g4n/2が積層されており、更に、垂直電荷転送
路はチャンネルストッパ(点線で囲む斜線部分)で囲ま
れている。尚、蓄積部100の領域内の転送ゲート電極
の総数も2×n本であり、説明の都合上、4本の転送ゲ
ート電極を1組として示している。そして、蓄積部10
0の垂直電荷転送路群の終端には第14図で示したのと
同様に水平電荷転送路8が形成されている。尚、この水
平電荷転送路8は周知の構造であるので、詳細は省略す
るが、タイミング信号α1 , α2 による2相駆動
方式や4相駆動方式その他の方式で電荷転送を行う。又
、受光部7側の垂直電荷転送路の端部に不要電荷を廃棄
するためのドレイン部が形成されている。
[0033] Then, a portion that will become a transfer gate, shown as Tg in Fig. 15 (only one place is shown as a representative),
A channel stopper (shaded area surrounded by dotted lines in FIG. 15) made of a p+ type impurity layer is formed around the photodiode area and the vertical charge transfer path area. Further, a transfer gate electrode g11 for realizing charge transfer is also provided on the upper surface of the vertical charge transfer path extending to the storage section 100.
, g21, g31, g41, g12, g22, g32,
g42 ~g1n/2, g2n/2, g3n/2
, g4n/2 are stacked, and furthermore, the vertical charge transfer path is surrounded by a channel stopper (shaded area surrounded by a dotted line). Note that the total number of transfer gate electrodes in the region of the storage section 100 is also 2×n, and for convenience of explanation, four transfer gate electrodes are shown as one set. And storage section 10
A horizontal charge transfer path 8 is formed at the end of the vertical charge transfer path group 0 in the same manner as shown in FIG. Since this horizontal charge transfer path 8 has a well-known structure, the details are omitted, but charge transfer is performed by a two-phase drive method using timing signals α1 and α2, a four-phase drive method, or other methods. Further, a drain section for discarding unnecessary charges is formed at the end of the vertical charge transfer path on the light receiving section 7 side.

【0034】次に、第1,第2,第3の駆動回路10,
11,12の構成を説明する。まず、第1の駆動回路1
0を説明すると、蓄積部100の水平電荷転送路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,g
32, g13,g33  〜g1n/2, g3n/
2の各先端部がNMOSトランジスタD11,D31,
D12,D32, D13,D33〜D1n/2, D
3n/2を介して、信号VL の信号線に接続し、偶数
番目のゲート電極g21,g41,g22,g42,g
23,g43〜g2n/2,g4n/2の各先端部がN
MOSトランジスタD21,D41,D22,D42,
 D23,D43  〜  D2n/2,D4n/2を
介して、駆動信号φH 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
φG が供給される。尚、説明の都合上、これらのNM
OSトランジスタも転送ゲート電極g11  〜  g
4n/2に対応して示す。又、受光部7の転送ゲート電
極において、蓄積部100の最終側の転送ゲート電極g
4n/2に隣接する転送ゲート電極G11を第1番目の
転送ゲート電極とすると、奇数番目のゲート電極G11
,G31,G12,G32, G13,G33〜G1n
/2,G3n/2の各々の先端部がNMOSトランジス
タM11,M31,M12,M32, M13, M3
3〜M1n/2,M3n/2を介して信号VL の信号
線に接続し、偶数番目のゲート電極G21,G41,G
22,G42, G23,G43〜  G2n/2,G
4n/2の各先端部がNMOSトランジスタM21,M
41,M22,M42, M23, M43  〜M2
n/2,M4n/2を介して、駆動信号φH 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
φG が供給される。
Next, the first, second and third drive circuits 10,
11 and 12 will be explained. First, the first drive circuit 1
0, if the gate electrode g11 closest to the horizontal charge transfer path 8 of the storage section 100 is the first gate electrode, then the odd-numbered gate electrodes g11, g31, g12, g
32, g13, g33 ~g1n/2, g3n/
Each tip of 2 is an NMOS transistor D11, D31,
D12, D32, D13, D33~D1n/2, D
3n/2 to the signal line of the signal VL, and the even numbered gate electrodes g21, g41, g22, g42, g
23, each tip of g43 to g2n/2, g4n/2 is N
MOS transistors D21, D41, D22, D42,
It is connected to the signal line of the drive signal φH via D23, D43 to D2n/2, D4n/2. Further, a drive signal φG is supplied to the gate contacts of these transistors. For convenience of explanation, these NM
OS transistors also have transfer gate electrodes g11 to g
It is shown corresponding to 4n/2. In addition, in the transfer gate electrode of the light receiving section 7, the transfer gate electrode g on the final side of the storage section 100
If the transfer gate electrode G11 adjacent to 4n/2 is the first transfer gate electrode, the odd-numbered gate electrode G11
,G31,G12,G32,G13,G33~G1n
/2, G3n/2, each tip end is an NMOS transistor M11, M31, M12, M32, M13, M3
3 to M1n/2, M3n/2 to the signal line of the signal VL, and the even numbered gate electrodes G21, G41, G
22, G42, G23, G43 ~ G2n/2, G
Each tip of 4n/2 is an NMOS transistor M21, M
41, M22, M42, M23, M43 ~M2
It is connected to the signal line of the drive signal φH via M4n/2 and M4n/2. Further, a drive signal φG is supplied to the gate contacts of these transistors.

【0035】更に、偶数番目のゲート電極G21,G4
1,G22, G42, G23,G43  〜G4n
/2の各先端部には、npnトランジスタQ21,Q4
1,Q22,Q42, Q23,Q43〜Q4n/2の
各エミッタ接点が接続し、各npnトランジスタのベー
ス接点には駆動信号φFS、コレクタ接点には電圧VS
 が印加される。尚、説明の都合上、これらのnpnト
ランジスタも転送ゲート電極G11  〜  G4n/
2に対応して示す。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φ1 〜φ4
 を第3の駆動回路12からの駆動信号SS1, SS
2〜SSn/2, SSn/2+1〜SSnに同期して
切換え動作するNMOSトランジスタd11 ,d21
 ,d31 ,d41〜d4n/2とm11 ,m21
 ,m31 ,m41  〜m4n/2とから成り、2
×n個のNMOSトランジスタd11 ,d21 ,d
31 ,d41  〜  d4n/2は蓄積部100転
送ゲート電極g11 ,g21 ,g31 ,g41〜
g4n/2に順番に接続し、残りの2×n個のNMOS
トランジスタm11 ,m21 ,m31 ,m41〜
m4n/2は受光部7の転送ゲート電極G11,G21
 ,G31 ,G41  〜  G4n/2に順番に接
続している。尚、説明の都合上、NMOSトランジスタ
d41〜d4n/2とm41〜m4n/2を転送ゲート
電極g41〜g4n/2とG41〜G4n/2の配列に
対応して示してある。
Furthermore, even-numbered gate electrodes G21 and G4
1, G22, G42, G23, G43 ~G4n
/2, npn transistors Q21 and Q4 are installed at each tip.
The emitter contacts of 1, Q22, Q42, Q23, Q43 to Q4n/2 are connected, and the drive signal φFS is connected to the base contact of each npn transistor, and the voltage VS is applied to the collector contact.
is applied. For convenience of explanation, these npn transistors also have transfer gate electrodes G11 to G4n/
2. Next, the second drive circuit 11 receives timing signals φ1 to φ4 supplied from the synchronous control circuit 6.
drive signals SS1, SS from the third drive circuit 12
2~SSn/2, SSn/2+1~NMOS transistors d11, d21 that switch and operate in synchronization with SSn
, d31 , d41 to d4n/2 and m11 , m21
, m31 , m41 ~ m4n/2, and 2
×n NMOS transistors d11, d21, d
31, d41 to d4n/2 are the storage section 100 transfer gate electrodes g11, g21, g31, g41 to
g4n/2 in order, and the remaining 2×n NMOS
Transistors m11, m21, m31, m41~
m4n/2 is the transfer gate electrode G11, G21 of the light receiving section 7
, G31, G41 to G4n/2 in order. For convenience of explanation, NMOS transistors d41 to d4n/2 and m41 to m4n/2 are shown corresponding to the arrangement of transfer gate electrodes g41 to g4n/2 and G41 to G4n/2.

【0036】更に、蓄積部100のこれらのNMOSト
ランジスタは、4個ずつを1組として、それらのゲート
接点に順番に第3の駆動回路14の駆動信号SS1, 
SS2  〜SSn/2, SSn/2+1〜  SS
nが印加され、各組の第1番目のNMOSトランジスタ
d11 ,d12 ,d13 ,d14  〜  d1
n/2のドレイン接点にタイミング信号φ1 、第2番
目のNMOSトランジスタd21 ,d22 ,d23
 ,d24  〜  d2n/2のドレイン接点にタイ
ミング信号φ2 、第3番目のNMOSトランジスタd
31 ,d32 ,d33,d34〜d3n/2のドレ
イン接点にタイミング信号φ3 、第4番目のNMOS
トランジスタd41 ,d42 ,d43 ,d44〜
d4n/2のドレイン接点にタイミング信号φ4 が供
給される。同様に、受光部7のこれらのNMOSトラン
ジスタも4個ずつを1組として、それらのゲート接点に
順番に第3の駆動回路12の駆動信号SSn/2+1,
 SSn/2+2〜SSnが印加され、各組の第1番目
のNMOSトランジスタm11 ,m12, m13 
,m14〜m1n/2のドレイン接点にタイミング信号
φ1 、第2番目のNMOSトランジスタm21 ,m
22 ,m23 ,m24〜m2n/2のドレイン接点
にタイミング信号φ2 、第3番目のNMOSトランジ
スタm31 ,m32 ,m33 ,m34  〜m3
n/2のドレイン接点にタイミング信号φ3 、第4番
目のNMOSトランジスタm41 ,m42 ,m43
,m44〜m4n/2のドレイン接点にタイミング信号
φ4が供給される。  尚、第15図中の信号S11,
 S21, S31, S41  〜S4n/2とI1
1, I21, I31, I41  〜I4n/2が
各転送ゲート電極に供給される信号である。
Furthermore, these NMOS transistors of the storage section 100 are arranged in groups of four, and their gate contacts are sequentially supplied with drive signals SS1, SS1, and SMOS of the third drive circuit 14, respectively.
SS2 ~SSn/2, SSn/2+1~ SS
n is applied, and the first NMOS transistors d11, d12, d13, d14 to d1 of each set
Timing signal φ1 is connected to the drain contact of n/2, second NMOS transistor d21, d22, d23
, d24 to d2n/2, the timing signal φ2 is applied to the drain contact of the third NMOS transistor d.
Timing signal φ3 is applied to the drain contacts of 31, d32, d33, d34 to d3n/2, and the fourth NMOS
Transistors d41, d42, d43, d44~
A timing signal φ4 is supplied to the drain contact of d4n/2. Similarly, these NMOS transistors of the light receiving section 7 are also set as a set of four, and the drive signals SSn/2+1, SSn/2+1 of the third drive circuit 12 are applied to their gate contacts in order.
SSn/2+2 to SSn are applied to the first NMOS transistors m11, m12, m13 of each set.
, m14 to m1n/2, the timing signal φ1 is applied to the drain contacts, and the second NMOS transistor m21, m
22, m23, m24 to m2n/2, and the third NMOS transistor m31, m32, m33, m34 to m3.
The timing signal φ3 is connected to the drain contact of n/2, and the fourth NMOS transistor m41, m42, m43
, m44 to m4n/2 are supplied with a timing signal φ4. It should be noted that the signals S11 and S11 in FIG.
S21, S31, S41 ~S4n/2 and I1
1, I21, I31, I41 to I4n/2 are signals supplied to each transfer gate electrode.

【0037】第3の駆動回路12は、第16図に示すよ
うに、所定タイミングの駆動信号SS1,SS2 ,S
S3 ,SS4  〜  SSn/2,SSn/2+1
  〜  SSnを出力するnビット出力型のシフトレ
ジスタで形成されている。即ち、このシフトレジスタは
、第17図のタイミングに示す様に、スタートパルスの
信号φINを2相のタイミング信号φA とφB に同
期して下位の出力ビットから上位の出力ビットへ転送す
ることによって、順次に論理値“M”の駆動信号を発生
させる構成となっている。即ち、最初に最下位の駆動信
号SS1だけが“M”レベルで他の上位ビット出力は“
L”レベルとなり、次の周期では下位2ビットの駆動信
号SS1とSS2が“M”レベルで、残りの上位ビット
出力は“L”レベルとなり、更に、次の周期では下位2
ビットの駆動信号SS1とSS2とSS3が“M”レベ
ルで、残りの上位ビット出力は“L”レベルとなるとい
うように、駆動信号の“M”レベルの出力が順次に下位
ビットから上位ビットへ拡がるように変化する。
As shown in FIG. 16, the third drive circuit 12 receives drive signals SS1, SS2, and S at predetermined timings.
S3, SS4 ~ SSn/2, SSn/2+1
~ It is formed of an n-bit output type shift register that outputs SSn. That is, this shift register transfers the start pulse signal φIN from the lower output bit to the upper output bit in synchronization with the two-phase timing signals φA and φB, as shown in the timing diagram of FIG. The configuration is such that drive signals of logical value "M" are sequentially generated. That is, initially only the lowest drive signal SS1 is at "M" level and the other upper bit outputs are at "M" level.
In the next cycle, the drive signals SS1 and SS2 of the lower two bits are at the "M" level, and the remaining upper bit outputs are at the "L" level.
The "M" level output of the drive signal is sequentially transferred from the lower bit to the upper bit, such that the bit drive signals SS1, SS2, and SS3 are at the "M" level, and the remaining upper bit outputs are at the "L" level. It changes as it expands.

【0038】第16図に示すように、ビット毎の回路は
セル構造を有し、4×n個のセル構造の回路が従属に接
続することによってシフトレジスタを構成している。し
たがって、第1ビット目の回路を代表して説明すると、
一方のタイミング信号φB の信号線とアース端子間に
、MOSトランジスタu11,u12がドレイン・ソー
ス路を直列として接続し、MOSトランジスタu11の
ゲート接点が入力接点θINに接続し、MOSトランジ
スタu12のゲート接点が他方のタイミング信号φA 
の信号線に接続している。MOSトランジスタu11の
ゲート・ドレイン接点間には、ゲート酸化膜を利用した
ブートストラップ用コンデンサε11が接続し、更に、
MOSトランジスタu11のドレイン接点間がMOSト
ランジスタu13のソース・ドレイン路を介して中間接
点θx に接続している。 又、信号VM の信号線と信号VL の信号線の間にM
OSトランジスタu14,u15がドレイン・ソース路
を直列として接続し、MOSトランジスタu14のゲー
ト接点に信号VM が印加され、MOSトランジスタu
15のゲート接点が入力接点θINに接続している。ま
た、中間接点θX と信号VL の信号線の間にMOS
ドランジスタu17が接続すると共に、MOSトランジ
スタu14とu15の接続接点とMOSトランジスタu
17のゲート接点間にMOSトランジスタu16が接続
し、MOSトランジスタu16のゲート接点に信号φB
 が印加される。
As shown in FIG. 16, the circuit for each bit has a cell structure, and a shift register is constructed by connecting 4×n cell structure circuits in a subordinate manner. Therefore, to explain the circuit of the first bit as a representative,
MOS transistors u11 and u12 are connected in series with their drain-source paths between the signal line of one timing signal φB and the ground terminal, and the gate contact of MOS transistor u11 is connected to the input contact θIN, and the gate contact of MOS transistor u12 is connected to the input contact θIN. is the other timing signal φA
connected to the signal line. A bootstrap capacitor ε11 using a gate oxide film is connected between the gate and drain contacts of the MOS transistor u11, and further,
The drain contacts of the MOS transistor u11 are connected to the intermediate junction θx via the source-drain path of the MOS transistor u13. Also, there is an M between the signal line of the signal VM and the signal line of the signal VL.
OS transistors u14 and u15 have their drain-source paths connected in series, and a signal VM is applied to the gate contact of the MOS transistor u14.
15 gate contacts are connected to the input contact θIN. In addition, there is a MOS between the intermediate junction θX and the signal line of the signal VL.
The transistor u17 is connected, and the connection contact between the MOS transistors u14 and u15 and the MOS transistor u
A MOS transistor u16 is connected between the gate contacts of 17, and a signal φB is connected to the gate contact of the MOS transistor u16.
is applied.

【0039】又、MOSトランジスタu11〜u17及
びコンデンサε11から成る前段回路と同じ構成の後段
回路がMOSトランジスタu21〜u27及びコンデン
サε21で構成されている。但し、MOSトランジスタ
u11に対応するトランジスタu21、MOSトランジ
スタu12に対応するトランジスタu22、MOSトラ
ンジスタu16に対応するトランジスタu26の各ゲー
ト接点に印加される信号φA とφB は相互に逆の信
号が印加される関係に設定され、後段回路の入力接点が
中間接点θX に接続し、トランジスタu23の出力側
接点が第1ビット目の出力接点θO となっている。そ
して、後段回路のMOSトランジスタu21のドレイン
接点に第1ビット目の駆動信号SS1が発生し、第3図
に示す第2駆動回路13に供給するように配線されてい
る。
Further, a rear stage circuit having the same structure as the front stage circuit consisting of MOS transistors u11 to u17 and capacitor ε11 is composed of MOS transistors u21 to u27 and capacitor ε21. However, the signals φA and φB applied to the respective gate contacts of the transistor u21 corresponding to the MOS transistor u11, the transistor u22 corresponding to the MOS transistor u12, and the transistor u26 corresponding to the MOS transistor u16 are opposite signals. The input contact of the subsequent circuit is connected to the intermediate contact θX, and the output contact of the transistor u23 is the output contact θO of the first bit. The first bit drive signal SS1 is generated at the drain contact of the MOS transistor u21 in the subsequent circuit, and is wired so as to be supplied to the second drive circuit 13 shown in FIG.

【0040】そして、同様のセル構造の残りの回路の入
力接点θINと出力接点θO が従属に接続することに
より、上位ビットの回路も形成されている。尚、第1ビ
ットの入力接点θINは、ゲート接点にタイミング信号
φA が印加されるMOSトランジスタu00を介して
スタートパルスの信号φINが供給される。尚、第16
図中の各接点に発生する信号ν1 〜ν17は、第18
図に示すタイミングとなり、特にこのシフトレジスタは
、ブートストラップ用コンデンサε11, ε21の昇
圧効果により、内部を伝播する各信号の波形を整形する
という効果を有している。 又、受光部7と蓄積部100は、第5図と第6図に示す
ような断面構造となっている。
The upper bit circuit is also formed by connecting the input contact θIN and the output contact θO of the remaining circuits having the same cell structure in a subordinate manner. The input contact θIN of the first bit is supplied with a start pulse signal φIN via a MOS transistor u00 to which a timing signal φA is applied to the gate contact. Furthermore, the 16th
Signals ν1 to ν17 generated at each contact point in the figure are the 18th
At the timing shown in the figure, this shift register in particular has the effect of shaping the waveform of each signal propagating inside due to the boosting effect of the bootstrap capacitors ε11 and ε21. Further, the light receiving section 7 and the storage section 100 have a cross-sectional structure as shown in FIGS. 5 and 6.

【0041】次に、かかる構造を有する電荷結合型固体
撮像デバイス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。現行のNTSC方
式は、512TV本の走査に対して、1/60秒のイン
ターレースフィールド走査読出しを2回行うことにより
、1/30秒のフレーム画を得ている。これに対して、
本実施例ではこの2倍の周波数で走査読出しを行う。即
ち、1/60秒に512TV本のノンインターレースフ
ィールド走査読出しを2回行うことにより、1/30秒
の間に従来の2倍の垂直解像度の撮像を行う。 又、この実施例では、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、受光部7に発生した画素信号の全てを一旦蓄積部1
00へ転送し、次の水平ブランキング期間THBと水平
走査期間T1Hにおいて順番に画素信号を読み出すよう
になっている。
Next, a case will be described in which the operation of the charge-coupled solid-state imaging device having such a structure is applied to an electronic still camera that takes still images. The current NTSC system obtains a 1/30 second frame image by performing 1/60 second interlaced field scan readout twice for 512 TV scans. On the contrary,
In this embodiment, scanning readout is performed at twice this frequency. That is, by performing non-interlaced field scanning and readout of 512 TV lines twice in 1/60 second, imaging with twice the conventional vertical resolution is performed in 1/30 second. Furthermore, in this embodiment, all of the pixel signals generated in the light receiving section 7 are temporarily stored in the storage section 1 during the period TVB corresponding to the vertical blanking period of a standard television system such as NTSC.
00, and the pixel signals are sequentially read out during the next horizontal blanking period THB and horizontal scanning period T1H.

【0042】第19図中、期間F1が第1フィールド走
査期間、期間F2が第2フィールド走査期間であり、共
に1/60秒に設定されている。同図中の或る時点t1
 から画素信号の走査読出しを開始するものとすると、
まず、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 〜L
m の転送ピクセルへ転送し、更に、蓄積部100へ転
送して一旦保持する。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
側の蓄積部100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。尚、期間T1Hは現行のNTSC方式の場合の所
謂1H期間の1/2の時間である。
In FIG. 19, a period F1 is a first field scanning period, and a period F2 is a second field scanning period, both of which are set to 1/60 seconds. At a certain time t1 in the same figure
Assuming that scanning readout of pixel signals is started from
First, during a period TVB corresponding to the vertical blanking period of a standard television system such as NTSC, pixel signals of all photodiodes are simultaneously transferred to vertical charge transfer paths L1 to L.
The data is transferred to the transfer pixel m, and further transferred to the storage unit 100 and temporarily held. During a period THB corresponding to the next horizontal blanking period, the pixel signal of the transfer pixel of the storage section 100 closest to the horizontal charge transfer path 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 8, and then, corresponding to the horizontal scanning period. During the period T1H, the horizontal charge transfer path 8 horizontally transfers the pixel signals for one row, thereby reading out the pixel signals of the first row. Note that the period T1H is 1/2 of the so-called 1H period in the case of the current NTSC system.

【0043】そして、次の水平ブランキング期間に相当
する期間THBにおいて、蓄積部100の垂直電荷転送
路L1 〜Lm が次の行の画素信号を水平電荷転送路
8へ転送し更に、次の水平走査期間に相当する期間T1
H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、第2行目の画素信号を読み出す。更に、次の水平ブ
ランキング期間と水平走査期間に相当する各期間THB
とT1Hにおいて第3行目の画素信号を読出す。そして
、残りの行の画素信号も同様の処理を繰り返すことによ
って順番に読出し、最終的に1フィールド画に対応する
512TV本の全画素信号を読み出す(時点tF1)。
Then, during the period THB corresponding to the next horizontal blanking period, the vertical charge transfer paths L1 to Lm of the storage section 100 transfer the pixel signals of the next row to the horizontal charge transfer path 8, and then the next horizontal Period T1 corresponding to the scanning period
At H, the horizontal charge transfer path 8 performs horizontal transfer to read out pixel signals in the second row. Furthermore, each period THB corresponding to the next horizontal blanking period and horizontal scanning period
At T1H, the pixel signals of the third row are read out. Then, the pixel signals of the remaining rows are sequentially read out by repeating the same process, and finally all 512 TV pixel signals corresponding to one field picture are read out (time tF1).

【0044】次に、時点tF1〜tF2の期間において
第2フィールドの走査読出しを行い、第1フィールド走
査読出しの場合と同じ動作を繰り返す。そして、期間F
1,F2で示す夫々512TV本のノンインターレース
走査読出しを繰り返すことによって撮像動作を行うよう
になっている。以下、更に第19図の撮像動作を第20
図〜第23図に示す各駆動信号及びタイミング信号につ
いてのタイミングチャートに基づいて詳述する。尚、第
20図と第21図の横軸は同一の時間スケールで示して
あり、図中の期間TVB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。 更に、第22図は第20図と第21図中の高速転送期間
TVBF 中の要部タイミングを拡大して示し、更に、
第23図は第22図中の信号S11〜S41、S12〜
S42  〜S1n〜S4nの点線で囲んで示す夫々の
部分のタイミングを拡大して示している。又、これらの
図中の符号“H”は12ボルト、“M”は0ボルト、“
L”は−8ボルト、“HH”は半導体基板の電圧と等し
い約15〜25ボルトの電圧レベルを示す。
Next, the second field is scanned and read out during the period from time tF1 to tF2, and the same operation as in the first field scan and readout is repeated. And period F
The imaging operation is performed by repeating the non-interlaced scanning and readout of 512 TVs indicated by 1 and F2. Hereinafter, the imaging operation in FIG.
Each drive signal and timing signal will be described in detail based on timing charts shown in FIGS. The horizontal axes in FIGS. 20 and 21 are shown on the same time scale, and the period TVB in the figures 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. ing. Furthermore, FIG. 22 shows an enlarged view of the main timing during the high-speed transfer period TVBF in FIGS. 20 and 21, and furthermore,
FIG. 23 shows signals S11 to S41, S12 to S12 in FIG.
The timing of each portion surrounded by dotted lines from S42 to S1n to S4n is shown in an enlarged manner. Also, in these figures, the symbol "H" is 12 volts, "M" is 0 volts, "
"L" indicates a voltage level of -8 volts, and "HH" indicates a voltage level of about 15 to 25 volts, which is equal to the voltage of the semiconductor substrate.

【0045】まず、垂直ブランキング期間TVBの動作
を説明する。第20図及び第21図に示すように、垂直
ブランキング期間TVBの初期の時点t2 においてフ
ィールドシフト動作を行う。即ち、信号φG とφH 
とフィールドシフト信号φFSが“H”レベルとなるこ
とにより、全てのnpnトランジスタQ21, Q41
, Q22, Q42  〜が導通状態となり、受光部
7中の偶数番目の転送ゲート電極G21, G41, 
G22, G42〜G2n/2, G4n/2に“H”
レベルの信号I21, I41, I22,I42  
〜  I2n/2, I4n/2が印加され、奇数番目
の転送ゲート電極G11, G31, G12, G3
2〜G3n/2, G3n/2に信号VL と等しい“
L”レベルの信号I11, I31, I12, I3
2  〜I1n/2, I3n/2が印加される。
First, the operation of the vertical blanking period TVB will be explained. As shown in FIGS. 20 and 21, a field shift operation is performed at the initial time point t2 of the vertical blanking period TVB. That is, the signals φG and φH
As the field shift signal φFS becomes "H" level, all npn transistors Q21, Q41
, Q22, Q42 ~ become conductive, and the even numbered transfer gate electrodes G21, G41, in the light receiving section 7
“H” for G22, G42~G2n/2, G4n/2
Level signals I21, I41, I22, I42
~ I2n/2, I4n/2 are applied to odd numbered transfer gate electrodes G11, G31, G12, G3
2~G3n/2, G3n/2 equal to signal VL"
L” level signals I11, I31, I12, I3
2 to I1n/2, I3n/2 are applied.

【0046】更に、この時点t2 では、第3の駆動回
路12の全ての出力信号SS1〜SSnは“L”レベル
となるので、第2の駆動回路11中のトランジタd11
  〜d4n/2とm11〜m4n/2が非導通状態と
なり、転送ゲート電極g11〜g4n/2とG11〜G
4n/2と第3の駆動回路12は電気的に遮断状態とな
る。従って、時点t2 では、偶数番目の転送ゲート電
極G21, G41, G22, G42〜G2n/2
, G4n/2の下に全てのフォトダイオードに対応し
てポテンシャル井戸(転送ピクセル)が発生すると同時
に、奇数番目の転送ゲート電極G11, G31, G
12, G32  〜G1n/2, G3n/2の下に
ポテンシャル障壁が発生するので、全ての画素信号が相
互に混合すること無くトランスファゲートTgを介して
これらのポテンシャル井戸(転送ピクセル)に転送され
る。そして、フィールドシフト信号φFSが“L”レベ
ルとなることにより、トランスファゲートTgが再び遮
断する。
Furthermore, at this time t2, all the output signals SS1 to SSn of the third drive circuit 12 are at "L" level, so that the transistor d11 in the second drive circuit 11 is
~d4n/2 and m11~m4n/2 become non-conductive, and transfer gate electrodes g11~g4n/2 and G11~G
4n/2 and the third drive circuit 12 are electrically cut off. Therefore, at time t2, even-numbered transfer gate electrodes G21, G41, G22, G42 to G2n/2
, G4n/2, potential wells (transfer pixels) are generated corresponding to all the photodiodes, and at the same time, the odd-numbered transfer gate electrodes G11, G31, G
12, G32 ~ G1n/2, Since a potential barrier is generated under G3n/2, all pixel signals are transferred to these potential wells (transfer pixels) via the transfer gate Tg without mixing with each other. . Then, when field shift signal φFS goes to "L" level, transfer gate Tg is cut off again.

【0047】次に、時点t2 に続く所定期間TVBF
 中に、全ての画素信号を受光部7から蓄積部100へ
高速に転送する。即ち、第20図に示すように、この期
間TVBF では、信号φFSが常に“L”レベル、信
号φH が常に“M”レベルに設定され、信号φG は
信号φA を反転した信号と等しいタイミングの信号と
なる。そして、第22図に示すように、第3の駆動回路
12を構成するシフトレジスタにスタートパスルの信号
φINが印加されると、同期信号φA とφB に同期
して信号SS1〜SSnが順次に“L”レベルから“M
”レベルへ反転し、これに同期して第2の駆動回路11
中のトランジスタd11〜d4n/2とm11〜m4n
/2が4個ずつを一組として順番にオン状態となってい
く。この結果、トランジスタd11〜d4n/2とm1
1〜m4n/2の内のオン状態となったトランジスタを
介して信号φ1 〜φ4 が転送ゲート電極g11〜g
4n/2とG11〜G4n/2へ転送され、転送ゲート
信号S11〜S4n/2とI11〜I4n/2となる。
Next, TVBF for a predetermined period following time t2
During this process, all pixel signals are transferred from the light receiving section 7 to the storage section 100 at high speed. That is, as shown in FIG. 20, during this period TVBF, the signal φFS is always set to the "L" level, the signal φH is always set to the "M" level, and the signal φG is a signal with the same timing as the inverted signal φA. becomes. As shown in FIG. 22, when the start pulse signal φIN is applied to the shift register constituting the third drive circuit 12, the signals SS1 to SSn are sequentially " From “L” level to “M”
” level, and in synchronization with this, the second drive circuit 11
Transistors d11 to d4n/2 and m11 to m4n inside
/2 are sequentially turned on in groups of four. As a result, transistors d11 to d4n/2 and m1
The signals φ1 to φ4 are transferred to the transfer gate electrodes g11 to g via the transistors 1 to m4n/2 that are in the on state.
4n/2 and G11 to G4n/2, and become transfer gate signals S11 to S4n/2 and I11 to I4n/2.

【0048】即ち、第22図の夫々の点線の矩形範囲内
に信号φ1 〜φ4 に同期した転送ゲート信号が発生
し、転送ゲート信号S11〜S41の各点線の矩形範囲
内のタイミングを代表して示す第23図のような波形と
なる。このようなタイミングで電荷転送を行うと、所謂
ドミノ倒しのように転送ピクセルの範囲が変化していく
ので、受光部7の第1行目(第15図中のP1 の行)
の信号電荷から第2行目(第15図中のP2 の行)、
第3行目(第15図中のP3 の行)……の順番で蓄積
部100側へ転送される。
That is, transfer gate signals synchronized with the signals φ1 to φ4 are generated within the rectangular range indicated by the dotted lines in FIG. 22, and the timings within the rectangular range indicated by the dotted lines of the transfer gate signals S11 to S41 are representative. The waveform becomes as shown in FIG. 23. When charge transfer is performed at such timing, the range of transferred pixels changes like so-called dominoes, so the first row of the light receiving section 7 (row P1 in FIG. 15)
The second row from the signal charge (row P2 in FIG. 15),
The data is transferred to the storage unit 100 in the order of the third line (line P3 in FIG. 15).

【0049】更に、この電荷転送動作を第24図に示す
典型的な例で説明する。尚、同図は、ある1つの垂直電
荷転送路の動作を代表して示し、4個のフォトダイオー
ドで発生した4個の信号電荷q1,q2,q3,q4 
を蓄積部8へ転送する場合を示す。又、斜線で示す部分
が転送ピクセル内の各信号電荷、□がポテンシャル障壁
又は空の転送ピクセルであるとする。まず、時点t2 
で信号電荷q1 , q2 , q3 , q4 が転
送ピクセルへフィールドシフトされ、符号の“1”のタ
イミングから信号電荷q1 の転送が開始し、“3”の
タイミングから信号電荷q2 の転送が開始し、“9”
のタイミングから信号電荷q3 の転送が開始し、“1
1”のタイミングから信号電荷q4 の転送が開始する
。このように、蓄積部100側に位置する信号電荷から
順番に転送されるが、これは、受光部7と蓄積部100
の境界部分(図中の一点鎖線で示す)から次第に転送ピ
クセルが所謂ドミノ倒しの如く拡大していくからである
。そして、“28”のタイミングになると、“0”のタ
イミングでは受光部7に存在していた信号電荷q1 ,
 q2 , q3 , q4 が、同じ配列で蓄積部1
00の転送エレメントに収容される。
Further, this charge transfer operation will be explained using a typical example shown in FIG. The figure representatively shows the operation of one vertical charge transfer path, and the four signal charges q1, q2, q3, q4 generated by the four photodiodes are
The case where the data is transferred to the storage unit 8 is shown. It is also assumed that the shaded portions are each signal charge within the transfer pixel, and □ is a potential barrier or an empty transfer pixel. First, time t2
The signal charges q1, q2, q3, and q4 are field-shifted to the transfer pixel, and the transfer of the signal charge q1 starts from the timing of the code "1", and the transfer of the signal charge q2 starts from the timing of the code "3", “9”
The transfer of signal charge q3 starts from the timing of “1
Transfer of the signal charge q4 starts from the timing of 1". In this way, the signal charge q4 is transferred in order starting from the storage section 100 side.
This is because the transferred pixels gradually expand from the boundary portion (indicated by the dashed-dotted line in the figure) like a so-called domino effect. Then, at the timing of "28", the signal charges q1, which were present in the light receiving section 7 at the timing of "0",
q2, q3, q4 have the same arrangement and are stored in storage unit 1.
It is accommodated in the transfer element 00.

【0050】このように、全信号電荷が蓄積部100へ
転送されると、次に、第3の駆動回路12の内容をリセ
ットした後、水平走査のタイミングに同期して信号電荷
の読出し動作を開始する。即ち、再び第20図及び第2
1図に基づいて説明すると、最初の水平ブランキング期
間THB(時点t3 〜t4 の期間)では、信号φG
 が常に“L”レベルとなるので、第1の駆動回路10
中の全てのNMOSトランジスタが非導通状態となり、
全ての転送ゲート電極から電気的に切り離される。又、
第3の駆動回路12は、最初の1周期の信号φA ,φ
B が印加されても全出力は未だ“L”レベルとなるの
で、信号電荷の転送動作は行われない。
[0050] When all the signal charges have been transferred to the storage section 100 in this way, the contents of the third drive circuit 12 are reset, and then the readout operation of the signal charges is performed in synchronization with the horizontal scanning timing. Start. That is, FIG. 20 and FIG.
To explain based on FIG. 1, during the first horizontal blanking period THB (period from time t3 to t4), the signal φG
is always at the "L" level, so the first drive circuit 10
All NMOS transistors inside become non-conductive,
Electrically isolated from all transfer gate electrodes. or,
The third drive circuit 12 receives signals φA and φ of the first period.
Even if B is applied, all outputs are still at the "L" level, so no signal charge transfer operation is performed.

【0051】次に、最初の水平走査期間THB(時点t
4 〜t5 の期間)に水平電荷転送路8が4相駆動方
式または2相駆動方式に準じた所定タイミングのゲート
信号α1 〜α4 に同期して水平転送を行うことによ
り、水平電荷転送路8内の不要電荷を外部へ廃棄する。 次に、第2回目の水平ブランキング期間THB(時点t
5 〜t6 の期間)では、第3の駆動回路12の最初
の出力端子の駆動信号SS1だけが信号φA , φB
 に同期して“M”レベル、他の駆動信号SS2〜SS
nは“L”レベルとなることによって、第2の駆動回路
11中の駆動信号SS1に関わる第1組目のNMOSト
ランジスタd11 ,d21 ,d31 ,d41だけ
が導通状態となる。
Next, the first horizontal scanning period THB (time t
4 to t5), the horizontal charge transfer path 8 performs horizontal transfer in synchronization with the gate signals α1 to α4 at predetermined timing according to the four-phase drive method or the two-phase drive method, so that the horizontal charge transfer path 8 Discard unnecessary charges to the outside. Next, the second horizontal blanking period THB (time t
5 to t6), only the drive signal SS1 of the first output terminal of the third drive circuit 12 is the signal φA, φB.
"M" level in synchronization with the other drive signals SS2 to SS
When n becomes "L" level, only the first set of NMOS transistors d11, d21, d31, and d41 related to the drive signal SS1 in the second drive circuit 11 become conductive.

【0052】そして、駆動信号SS1だけが“M”レベ
ルとなる期間中に、垂直電荷転送を行うための4相のタ
イミング信号φ1 , φ2 , φ3 , φ4 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S11, S21, S31, 
S41だけがタイミング信号φ1 , φ2 , φ3
 , φ4 と等しくなり、最初の組の第1〜第4番目
のゲート電極g11, g21, g31, g41で
電荷転送動作を行う。この結果、信号電荷は、最も水平
電荷転送路8に近い第1行目の画素信号が水平電荷転送
路8へ転送されると共に、2行目の画素信号が第1行目
の位置まで移動する。次に、第2回目の水平走査期間T
1H(時点t6 〜t7 の期間)では、転送ゲート電
極g11〜g4n/2への信号の変化が停止し、一方、
水平電荷転送路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α1 ,α2 に同期
して水平転送を行うことにより、最初の1行分の画素信
号を点順次走査のタイミングで読み出す。
[0052] During the period when only the drive signal SS1 is at the "M" level, the four-phase timing signals φ1, φ2, φ3, φ4 for performing vertical charge transfer are input to the second drive circuit 11. , the first to fourth first set of gate signals S11, S21, S31,
Only S41 uses timing signals φ1, φ2, φ3
, φ4, and the charge transfer operation is performed by the first to fourth gate electrodes g11, g21, g31, and g41 of the first set. As a result, the pixel signals of the first row closest to the horizontal charge transfer path 8 are transferred to the horizontal charge transfer path 8, and the pixel signals of the second row are moved to the position of the first row. . Next, the second horizontal scanning period T
1H (period between time points t6 and t7), the change in the signals to the transfer gate electrodes g11 to g4n/2 stops, and on the other hand,
The horizontal charge transfer path 8 performs horizontal transfer in synchronization with the gate signals α1 and α2 at predetermined timing according to the four-phase drive method or the two-phase drive method, so that the pixel signals for the first row are transferred in dot-sequential scanning. Read at the right time.

【0053】次に、時点t7 〜t8 の期間において
、時点t5 〜t6 と同様の動作を繰り返すことによ
り、次の行の画素信号の読出しを行う。但し、時点t7
 〜t8 の水平ブランキング期間THBでは、第3の
駆動回路12の駆動信号SS1とSS2が同時に“M”
レベル、残りの駆動信号SS3〜SSnが“L”レベル
となる。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〜g42が、タイミング信号φ1 〜φ4 
に等しいゲート信号S11〜S41とS12〜S42に
よって駆動されることとなり、これらのゲート電極下の
画素信号が垂直転送される。そして、同様の電荷転送動
作を繰り返すことにより第3の駆動回路12の出力が次
第に“M”レベルに拡大していくことにより、残りの行
の信号電荷も読み出す。
Next, during the period from time t7 to t8, the same operation as at time t5 to t6 is repeated to read out the pixel signals of the next row. However, at time t7
During the horizontal blanking period THB from ~t8, the drive signals SS1 and SS2 of the third drive circuit 12 are simultaneously set to "M".
The remaining drive signals SS3 to SSn become "L" level. As a result, the first to fourth gate electrodes g11 to g41 and the fifth to eighth gate electrodes g12 to g42 correspond to the timing signals φ1 to φ4.
The pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred. Then, by repeating the same charge transfer operation, the output of the third drive circuit 12 gradually increases to the "M" level, thereby reading out the signal charges in the remaining rows.

【0054】そして、最終行(受光部7に最も近い側の
行)の信号電荷は、第20図及び第21図の時点t9 
〜t10の期間に水平電荷転送路8へ垂直転送され、更
に、時点t10〜t11の水平転送期間に水平電荷転送
路8によって読み出され、1フレーム分の全信号電荷の
読み出しが完了する。このようにこの実施例によれば、
垂直電荷転送路は、最も出力側の行に位置する信号電荷
から所謂ドミノ倒しの如く転送するので、転送ゲート電
極数を減らすことができ、EDTV方式のシステムに必
要な高垂直解像度の撮像デバイスを提供することができ
る。
The signal charge in the last row (the row closest to the light receiving section 7) is at time t9 in FIGS. 20 and 21.
The signals are vertically transferred to the horizontal charge transfer path 8 during the period from t10 to t10, and further read out by the horizontal charge transfer path 8 during the horizontal transfer period from time t10 to t11, completing the reading of all signal charges for one frame. Thus, according to this embodiment,
Since the vertical charge transfer path transfers the signal charges in a so-called domino-like manner starting from the row closest to the output side, it is possible to reduce the number of transfer gate electrodes, making it possible to implement a high vertical resolution imaging device required for an EDTV system. can be provided.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
、垂直電荷転送路中の画素信号を水平電荷転送路側から
順番に所謂ドミノ倒しのようにして走査読出しをするの
で、転送ゲート電極数を低減することができ、その結果
、高解像度化が容易となって、EDTV方式に適合する
高解像度の走査読出しを可能にする。又、転送ゲート電
極数の低減により、半導体製造技術による製造において
歩留まりの向上を図ることができる。
As explained above, according to the present invention, pixel signals in the vertical charge transfer path are scanned and read out sequentially from the horizontal charge transfer path side in a so-called domino pattern, so that the transfer gate electrode The number can be reduced, and as a result, it becomes easy to increase the resolution, making it possible to perform high-resolution scanning readout that is compatible with the EDTV system. Further, by reducing the number of transfer gate electrodes, it is possible to improve the yield in manufacturing using semiconductor manufacturing technology.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】第1図は本発明の一実施例の電荷結合型固体撮
像デバイスを適用したEDTV用カメラ一体型ビデオテ
ープレコーダ概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an EDTV camera-integrated videotape recorder to which a charge-coupled solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】一実施例の電荷結合型固体撮像デバイスの概略
構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a charge-coupled solid-state imaging device according to an embodiment.

【図3】一実施例の第3の駆動回路の構成を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a third drive circuit according to an embodiment.

【図4】一実施例における受光部の要部構造及び周辺回
路構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the main part structure and peripheral circuit configuration of a light receiving section in one embodiment.

【図5】第4図中のx−x線矢視縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along the line xx in FIG. 4;

【図6】第4図中のy−y線矢視縦断面図である。6 is a longitudinal sectional view taken along the line y-y in FIG. 4; FIG.

【図7】一実施例の走査読出し動作を概略的に示す説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the scanning readout operation of one embodiment.

【図8】一実施例の走査読出し動作を詳細に示したタイ
ミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart showing in detail the scanning readout operation of one embodiment.

【図9】第8図中の要部タイミングを拡大して示したタ
イミングチャートである。
9 is a timing chart showing an enlarged view of the main timing in FIG. 8; FIG.

【図10】第8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である。
10 is a timing chart showing an enlarged view of the main timing in FIG. 8; FIG.

【図11】第8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である。
11 is a timing chart showing an enlarged view of the main timing in FIG. 8; FIG.

【図12】一実施例における走査読出し時の電荷転送動
作を概念的に示した図である。
FIG. 12 is a diagram conceptually showing a charge transfer operation during scanning readout in one embodiment.

【図13】一実施例における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である。
FIG. 13 is a diagram showing a charge transfer operation during scanning readout in one embodiment using a potential profile.

【図14】他の実施例の電荷結合型固体撮像デバイスの
概略構成図である。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a charge-coupled solid-state imaging device according to another example.

【図15】他の実施例における受光部の要部構造及び周
辺回路構成を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the main part structure and peripheral circuit configuration of a light receiving section in another embodiment.

【図16】他の実施例における第3の駆動回路の構成を
示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing the configuration of a third drive circuit in another embodiment.

【図17】第16図に示す第3の駆動回路の動作を説明
するタイミングチャートである。
17 is a timing chart illustrating the operation of the third drive circuit shown in FIG. 16. FIG.

【図18】第16図に示す第3の駆動回路の動作を説明
するタイミングチャートである。
18 is a timing chart illustrating the operation of the third drive circuit shown in FIG. 16. FIG.

【図19】他の実施例の走査読出し動作を概略的に示す
説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram schematically showing a scanning readout operation in another embodiment.

【図20】第19図の動作を詳細に示すタイミングチャ
ートである。
FIG. 20 is a timing chart showing the operation of FIG. 19 in detail.

【図21】第19図の動作を詳細に示すタイミングチャ
ートである。
FIG. 21 is a timing chart showing the operation of FIG. 19 in detail.

【図22】第20図及び第21図中の高速電荷転送期間
における動作を詳細に示すタイミングチャートである。
22 is a timing chart showing in detail the operation during the high-speed charge transfer period in FIGS. 20 and 21. FIG.

【図23】第22図中の要部動作を詳述するためのタイ
ミングチャートである。
FIG. 23 is a timing chart for explaining in detail the operation of the main parts in FIG. 22;

【図24】他の実施例の走査読出し動作を概略的に示す
説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram schematically showing a scanning readout operation in another embodiment.

【図25】EDTV方式のテレビジョンシステムの構成
を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing the configuration of an EDTV television system.

【図26】EDTV方式のテレビジョンシステムの動作
原理を説明する図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating the operating principle of an EDTV television system.

【図27】従来のEDTV方式に適用された電荷結合型
撮像デバイスの構成を説明する図である。
FIG. 27 is a diagram illustrating the configuration of a charge-coupled imaging device applied to a conventional EDTV system.

【図28】従来のEDTV方式に適用された他の電荷結
合型撮像デバイスの構成を説明する図である。
FIG. 28 is a diagram illustrating the configuration of another charge-coupled imaging device applied to the conventional EDTV system.

【図29】従来のEDTV方式に適用された他の電荷結
合型撮像デバイスの構成を説明する図である。
FIG. 29 is a diagram illustrating the configuration of another charge-coupled imaging device applied to the conventional EDTV system.

【0011】[0011]

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;撮像光学系 2;機械式の絞り機構 3;電荷結合型固体撮像装置 4;信号処理回路 5;記録機構 6;同期制御回路 7;受光部 8;水平電荷転送路 100;水平電荷転送路 10,11,12;駆動回路 L1 〜Lm ;垂直電荷転送路 M11 ,M21 ,M31 ,M41〜;NMOSト
ランジスタD11 ,D21 ,D31 ,D41〜;
NMOSトランジスタd11 ,d21 ,d31 ,
d41〜;NMOSトランジスタm11 ,m21 ,
m31 ,m41〜;NMOSトランジスタG11 ,
G21 ,G31 ,G41〜;転送ゲート電極g11
 ,g21 ,g31 ,g41〜;転送ゲート電極Q
21 ,Q41 ,Q22 ,Q42〜;転送ゲート電
極。
1; Imaging optical system 2; Mechanical aperture mechanism 3; Charge-coupled solid-state imaging device 4; Signal processing circuit 5; Recording mechanism 6; Synchronization control circuit 7; Light receiving section 8; Horizontal charge transfer path 100; Horizontal charge transfer path 10, 11, 12; Drive circuits L1 to Lm; Vertical charge transfer paths M11, M21, M31, M41 to; NMOS transistors D11, D21, D31, D41 to;
NMOS transistors d11, d21, d31,
d41~; NMOS transistors m11, m21,
m31, m41~; NMOS transistor G11,
G21, G31, G41~; Transfer gate electrode g11
, g21 , g31 , g41 ~; Transfer gate electrode Q
21, Q41, Q22, Q42~; Transfer gate electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画素に相当する複数の光電変換素子を行方
向及び列方向にマトリクス状に配列形成し、列方向に配
列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転送路を形
成して成る受光部を具備し、画素に発生した画素信号を
上記受光部の垂直電荷転送路へ転送した後、受光部の垂
直電荷転送路の転送ゲート電極に所定タイミングのゲー
ト信号を印加すると共に、水平電荷転送路によって各行
毎の画素信号を走査読出しする電荷結合型固体撮像デバ
イスにおいて、前記受光部の転送ゲート電極を各光電変
換素子に対応して2個ずつ設け、走査読出し時には、相
互に隣合う転送ゲート電極を所定数ずつ組にして、水平
電荷転送路側に最も近い側の組の転送ゲート電極から順
番に所定のタイミングのゲート信号を印加することによ
って、水平電荷転送路側に最も近い行に位置する画素信
号から順に転送を行い、更に、2回のノンインターレー
スフィールド走査読出しにより、1フレーム分の走査読
出しを行うことを特徴とする電荷結合型固体撮像デバイ
ス。
1. A plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in a matrix in the row and column directions, and a vertical charge transfer path is formed adjacent to each group of photoelectric conversion elements arranged in the column direction. After transferring the pixel signal generated in the pixel to the vertical charge transfer path of the light receiving section, a gate signal at a predetermined timing is applied to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path of the light receiving section, and a horizontal In a charge-coupled solid-state imaging device in which pixel signals for each row are scanned and read out using a charge transfer path, two transfer gate electrodes of the light receiving section are provided corresponding to each photoelectric conversion element, and when scanned and read out, two transfer gate electrodes are provided adjacent to each other. By forming a predetermined number of sets of transfer gate electrodes and applying a gate signal at a predetermined timing sequentially from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path side, the transfer gate electrodes are placed in the row closest to the horizontal charge transfer path side. 1. A charge-coupled solid-state imaging device characterized in that pixel signals are sequentially transferred starting from pixel signals, and further, one frame's worth of scanning readout is performed by performing two non-interlaced field scanning readouts.
【請求項2】画素に相当する複数の光電変換素子を行方
向及び列方向にマトリクス状に配列形成し、列方向に配
列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転送路を形
成して成る受光部と、該受光部のこれらの垂直電荷転送
路に連設する垂直電荷転送路を有する蓄積部とを具備し
、画素に発生した画素信号を上記受光部の垂直電荷転送
路へ転送した後、受光部と蓄積部の垂直電荷転送路の転
送ゲート電極に所定タイミングのゲート信号を印加する
ことにより、上記蓄積部の垂直電荷転送路へ全ての画素
信号を高速転送し、更に、該蓄積部の垂直電荷転送路の
転送ゲート電極に所定タイミングのゲート信号を印加す
ると共に、水平電荷転送路によって各行毎の画素信号を
走査読出しする電荷結合型固体撮像デバイスにおいて、
前記受光部の転送ゲート電極を各光電変換素子に対応し
て2個ずつ設けると共に、蓄積部の転送ゲート電極数を
受光部の転送ゲート電極数と等しく形成し、高速転送時
には、受光部中の相互に隣合う転送ゲート電極を所定数
ずつ組にして蓄積部に近い側の組の転送ゲート電極から
順番に所定タイミングのゲート信号を印加すると共に、
蓄積部中の転送ゲート電極には水平電荷転送路に近い側
の組からゲート信号の印加を停止し、走査読出し時には
、蓄積部において、相互に隣合う転送ゲート電極を所定
数ずつ組にして、水平電荷転送路側に最も近い側の組の
転送ゲート電極から順番に所定のタイミングのゲート信
号を印加することによって、水平電荷転送路側に最も近
い行に位置する画素信号から順に転送を行い、更に、2
回のノンインターレースフィールド走査読出しにより、
1フレーム分の走査読出しを行うことを特徴とする電荷
結合型固体撮像デバイス。
2. A plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in a matrix in the row and column directions, and a vertical charge transfer path is formed adjacent to each group of photoelectric conversion elements arranged in the column direction. and an accumulation section having a vertical charge transfer path connected to these vertical charge transfer paths of the light receiving section, the pixel signal generated in the pixel being transferred to the vertical charge transfer path of the light receiving section. After that, by applying a gate signal at a predetermined timing to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path of the light receiving section and the storage section, all pixel signals are transferred at high speed to the vertical charge transfer path of the storage section. In a charge-coupled solid-state imaging device in which a gate signal at a predetermined timing is applied to a transfer gate electrode of a vertical charge transfer path in a section, and pixel signals for each row are scanned and read out by a horizontal charge transfer path,
Two transfer gate electrodes are provided in the light receiving section corresponding to each photoelectric conversion element, and the number of transfer gate electrodes in the storage section is formed to be equal to the number of transfer gate electrodes in the light receiving section. A predetermined number of sets of mutually adjacent transfer gate electrodes are formed, and a gate signal is applied at a predetermined timing sequentially from the set of transfer gate electrodes closest to the storage section.
Application of gate signals to the transfer gate electrodes in the storage section is stopped from the set closest to the horizontal charge transfer path, and during scanning readout, a predetermined number of sets of adjacent transfer gate electrodes are arranged in the storage section. By applying gate signals at a predetermined timing sequentially from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path side, pixel signals are transferred in order from the row closest to the horizontal charge transfer path side, and further, 2
Based on the non-interlaced field running readout,
A charge-coupled solid-state imaging device characterized by scanning and reading out one frame.
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