JPH0568140A - Charge coupled device, solid state image pickup device and method for driving the charge coupled device - Google Patents
Charge coupled device, solid state image pickup device and method for driving the charge coupled deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は電荷結合装置及びこれ
を用いた固体撮像装置並びに電荷結合装置の駆動方法に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge coupled device, a solid-state image pickup device using the same, and a method for driving the charge coupled device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電荷結合装置は固体撮像装置の構成に不
可欠な装置として知られている。2. Description of the Related Art A charge coupled device is known as an indispensable device for constructing a solid-state image pickup device.
【０００３】図５（Ａ）は、２相クロック信号により駆
動される従来の電荷結合装置１１と、この電荷結合装置
１１へ信号をパラレル入力するためのホトダイオードア
レイ部２１とで構成された１次元固体撮像装置を概略的
に示したブロック図である。ただし、固体撮像装置に通
常備わるトランスファーパルスの入力線やリセットパル
スの入力線などは、この発明の説明に不要であるので、
図示を省略してある。また、図５（Ｂ）は電荷結合装置
１１を駆動するために用いるクロック信号φ1 及びφ2
のタイミングチャートである。以下、これら図を参照し
て、従来の電荷結合装置１１の構成及び動作について説
明する。FIG. 5A is a one-dimensional structure comprising a conventional charge-coupled device 11 driven by a two-phase clock signal and a photodiode array section 21 for inputting signals to the charge-coupled device 11 in parallel. It is the block diagram which showed the solid-state imaging device roughly. However, since the transfer pulse input line and the reset pulse input line that are usually provided in the solid-state imaging device are not necessary for the description of the present invention,
Illustration is omitted. In addition, FIG. 5B shows clock signals φ 1 and φ 2 used to drive the charge coupled device 11.
3 is a timing chart of. Hereinafter, the configuration and operation of the conventional charge coupled device 11 will be described with reference to these drawings.
【０００４】この従来の電荷結合装置１１は、多段接続
された複数個の電荷結合素子部１３と、各電荷結合素子
部１３を転送されてきた信号を出力するための出力段
（通称アウトプットゲートＯＧ）１５と、出力段１５か
ら出力される信号を増幅するための出力アンプ１７とを
具える。各電荷結合素子部１３は、ホトダイオードアレ
イ部２１の個別ホトダイオード２１ａとそれぞれ接続さ
れこの個別ホトダイオード２１ａから最初に信号が入力
されるマスタ部分１３ａと、このマスタ部分１３ａから
前記信号が転送されるスレーブ部分１３ｂとで構成され
ている。そして、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにクロック信号φ1 がそれぞれ供給され、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂにクロック信号φ2
がそれぞれ供給される構成とされている。なお、単に信
号という場合これは電荷結合装置を転送される信号電荷
を意味する（以下、同様。）。This conventional charge-coupled device 11 has a plurality of charge-coupled element portions 13 connected in multiple stages and an output stage (commonly called an output gate) for outputting a signal transferred from each charge-coupled element portion 13. OG) 15 and an output amplifier 17 for amplifying the signal output from the output stage 15. Each charge-coupled device section 13 is connected to an individual photodiode 21a of the photodiode array section 21, and a master portion 13a to which a signal is first input from the individual photodiode 21a and a slave portion to which the signal is transferred from the master portion 13a. 13b and. Then, the master portion 1 of each charge coupled device portion 13
3a is supplied with the clock signal φ 1 , and the slave portion 13b of each charge coupled device section 13 is supplied with the clock signal φ 2
Are respectively supplied. Note that when simply referred to as a signal, this means a signal charge transferred through the charge-coupled device (hereinafter the same).
【０００５】この電荷結合装置は次のように駆動され
る。This charge coupled device is driven as follows.
【０００６】ホトダイオードアレイ部２１の各ホトダイ
オード２１ａで得られた信号が一定周期（いわゆる電荷
蓄積時間）毎に対応する電荷結合素子部１３のマスタ部
分１３ａのポテンシャル井戸にトランスファパルスに応
答し移送される。このとき各電荷結合素子部１３のスレ
ーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸は信号が無い状態に
なっている。A signal obtained by each photodiode 21a of the photodiode array section 21 is transferred to a potential well of the corresponding master section 13a of the charge coupled device section 13 in response to a transfer pulse at a constant cycle (so-called charge storage time). .. At this time, there is no signal in the potential well of the slave portion 13b of each charge coupled device portion 13.
【０００７】クロック信号が半周期分進みクロック信号
φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが逆転すると、
各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａのポテンシャ
ル井戸に蓄積されていた信号は同じ電荷結合素子部内の
スレーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸に転送される。When the clock signal advances by a half cycle and the potential of the clock signal φ 1 and the potential of the clock signal φ 2 reverse,
The signal accumulated in the potential well of the master portion 13a of each charge coupled device portion 13 is transferred to the potential well of the slave portion 13b in the same charge coupled device portion.
【０００８】さらにクロック信号が半周期分進みクロッ
ク信号φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが再び反
転すると、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
のポテンシャルの井戸に蓄積されていた信号は今度は信
号転送方向（図５（Ａ）では右方向）において隣接する
電荷結合素子部のマスタ部分１３ａのポテンシャルの井
戸に転送される。このように、この従来の駆動方法で
は、クロック信号が１周期進むことにより信号が電荷結
合素子部１段分転送される。Further, when the clock signal advances by a half cycle and the potential of the clock signal φ 1 and the potential of the clock signal φ 2 are inverted again, the slave portion 13b of each charge-coupled device portion 13 will be described.
The signal accumulated in the potential well of (4) is transferred to the potential well of the master portion 13a of the adjacent charge coupled device section in the signal transfer direction (rightward in FIG. 5A). As described above, in this conventional driving method, the signal is transferred by one stage of the charge coupled device section by advancing the clock signal by one cycle.
【０００９】アウトプットゲート１５に転送されてきた
信号は出力アンプ１７を介し外部に出力される。アウト
プットゲート１５から一番遠い位置にある電荷結合素子
部（図５（Ａ）の例では最も左に位置する電荷結合素子
部）のマスタ部分のポテンシャル井戸にあった信号が外
部に出力されるまで、クロック信号φ1 及びφ2 による
上述の一連の処理が繰り返し行なわれる。The signal transferred to the output gate 15 is output to the outside via the output amplifier 17. The signal in the potential well of the master portion of the charge coupled device portion farthest from the output gate 15 (in the example of FIG. 5A, the leftmost charge coupled device portion) is output to the outside. Up to this point, the series of processes described above by the clock signals φ 1 and φ 2 are repeated.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電荷結合装置ではクロック信号が１周期進む毎に信号は
電荷結合素子部を１段分しか転送できないので、ホトダ
イオドアレイ部２１から電荷結合装置１１にパラレル入
力された信号をアウトプットゲート１５から全て出力す
るためには、電荷結合素子部の段数分のクロック信号を
電荷結合装置に供給する必要があった。したがって、信
号の読み出しを早めるためにクロック信号の周波数を上
げる必要があり、また、信号の概略を知りたい場合でも
全信号を忠実に取り出す場合と同様に電荷結合素子部の
段数分のクロック信号を電荷結合装置に供給する必要が
あるという問題点があった。However, in the conventional charge-coupled device, the signal can be transferred by only one stage in the charge-coupled device section every time the clock signal advances by one cycle, so that the charge-coupled device is transferred from the photodiode array section 21. In order to output all the signals input in parallel to the output gate 15 from the output gate 15, it was necessary to supply clock signals for the number of stages of the charge coupled device section to the charge coupled device. Therefore, it is necessary to raise the frequency of the clock signal in order to speed up the signal reading, and even if you want to know the outline of the signal, as many clock signals as the number of stages of the charge coupled device section are taken out as in the case of faithfully extracting all the signals. There is a problem that it is necessary to supply the charge coupled device.
【００１１】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの出願の目的は、クロック信号の周
波数は一定のままで、信号を概略的に早く読み出したい
場合と信号を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り
速度を可変出来る電荷結合装置と、これを用いた固体撮
像装置と、この電荷結合装置の駆動方法とを提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and therefore, an object of the present application is to read a signal roughly fast and to read the signal faithfully while keeping the frequency of the clock signal constant. It is an object of the present invention to provide a charge-coupled device capable of varying the signal reading speed depending on the case, a solid-state imaging device using the same, and a driving method of the charge-coupled device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この出願の第一発明の電荷結合装置によれば、複数
の電荷結合素子部を多段有し、信号をパラレルに入力し
シリアルに出力する電荷結合装置であって、各電荷結合
素子部は信号が初めに入力されるマスタ部分と該マスタ
部分から信号が転送されるスレーブ部分とで構成される
電荷結合装置において、奇数段目の各電荷結合素子部の
マスタ部分を第１のクロック信号供給手段とそれぞれ接
続してあり、偶数段目の各電荷結合素子部のマスタ部分
を第２のクロック信号供給手段とそれぞれ接続してあ
り、各電荷結合素子部のスレーブ部分を共通に接続して
あることを特徴とする。In order to achieve this object, according to the charge-coupled device of the first invention of the present application, a plurality of charge-coupled device sections are provided in multiple stages, and signals are input in parallel and serially input. In a charge-coupled device for outputting, each charge-coupled device section is composed of a master part to which a signal is first input and a slave part to which a signal is transferred from the master part. The master part of each charge coupled device section is connected to the first clock signal supply means, and the master part of each even-numbered charge coupled device section is connected to the second clock signal supply means. It is characterized in that the slave parts of the charge-coupled device parts are connected in common.
【００１３】この第一発明の実施に当たり、各電荷結合
素子部のマスタ部分にエリアセンサの垂直方向転送用の
電荷結合装置をそれぞれ接続して二次元構造の電荷結合
装置としても良い。またさらに、二次元構造の電荷結合
装置とする場合に、前記垂直方向転送用の電荷結合装置
をこの第一発明の電荷結合装置と同じ構成としても良
い。In implementing the first aspect of the present invention, a charge coupling device having a two-dimensional structure may be formed by connecting the charge coupling device for vertical transfer of the area sensor to the master portion of each charge coupling element section. Furthermore, in the case of a charge coupled device having a two-dimensional structure, the charge coupled device for vertical transfer may have the same configuration as the charge coupled device of the first invention.
【００１４】また、この出願の第二発明の固体撮像装置
によれば、第一発明の電荷結合装置の各電荷結合素子部
のマスタ部分に、ホトダイオードをそれぞれ接続したこ
とを特徴とする。According to the solid-state image pickup device of the second invention of this application, photodiodes are respectively connected to the master portions of the charge-coupled device portions of the charge-coupled device of the first invention.
【００１５】また、この出願の第三発明の電荷結合装置
の駆動方法によれば、第一発明の電荷結合装置を駆動す
るに当たり、第１のクロック信号供給手段から出力され
る第１のクロック信号と第２のクロック信号供給手段か
ら出力される第２のクロック信号とを同じとするか、第
１のクロック信号と第２のクロック信号とを逆相とする
かを、場合により選択して当該電荷結合装置を駆動する
ことを特徴とする。According to the method for driving the charge coupled device of the third invention of this application, the first clock signal output from the first clock signal supply means when driving the charge coupled device of the first invention. And the second clock signal output from the second clock signal supply means are the same, or the first clock signal and the second clock signal are in opposite phase, depending on the case, It is characterized by driving a charge-coupled device.
【００１６】[0016]
【作用】この出願の第一発明の構成によれば、第１のク
ロック信号と第２のクロック信号とを同じものとした場
合、信号はクロック信号半周期分でマスタ部分からスレ
ブ部分に転送されるので信号は従来同様にクロック信号
１周期で電荷結合素子部１段分転送される。また、第１
のクロック信号と第２のクロック信号とを逆相とした場
合、信号転送方向において隣接する奇数及び偶数の１対
の電荷結合素子部のマスタ部分間ではポテンシャルの勾
配ができ、またそのときこれらマスタ部分間のスレーブ
部分はこの勾配の中間レベルとできるので、信号はクロ
ック信号半周期分で奇数段のマスタ部分からスレーブ部
分を通過し偶数段のマスタ部分に転送される。つまりク
ロック信号１周期で電荷結合素子部２段分転送される。
ただし、第１のクロック信号と第２のクロック信号とを
逆相とした構成の場合は信号転送方向において隣接する
奇数番目及び偶数数番目の対の電荷結合素子部の信号同
士が加算される。According to the configuration of the first invention of this application, when the first clock signal and the second clock signal are the same, the signal is transferred from the master portion to the slave portion in a half cycle of the clock signal. Therefore, the signal is transferred for one stage of the charge coupled device section in one cycle of the clock signal as in the conventional case. Also, the first
If the clock signal and the second clock signal are opposite in phase, there is a potential gradient between the master portions of a pair of odd and even charge-coupled device portions that are adjacent in the signal transfer direction. The slave portion between the portions can be at an intermediate level of this slope so that the signal is transferred from the master portion of the odd stages to the master portion of the even stages in a half cycle of the clock signal. That is, two stages of charge coupled device sections are transferred in one cycle of the clock signal.
However, in the case of the configuration in which the first clock signal and the second clock signal are in opposite phase, the signals of the odd-numbered and even-numbered pairs of charge-coupled device units adjacent to each other in the signal transfer direction are added.
【００１７】また、この出願の第二発明の構成によれ
ば、撮像した画像の概略を通常の２倍の速度で読み出せ
る。Further, according to the configuration of the second invention of this application, the outline of the picked-up image can be read out at a speed twice as high as usual.
【００１８】また、この出願の第三発明の構成によれ
ば、信号を概略的に読み出したい場合と信号を忠実に読
み出したい場合とで読み取り速度を可変出来るので、第
一発明の電荷結合装置及び第二発明の固体撮像装置を有
用に使用することができる。Further, according to the configuration of the third invention of this application, the reading speed can be varied depending on whether the signal is to be read roughly and the signal is to be read faithfully. The solid-state imaging device of the second invention can be usefully used.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、図面を参照してこの出願の各発明の実
施例について説明する。なお、説明で用いる各図はこれ
ら発明が理解できる程度に各構成成分を概略的に示して
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of each invention of this application will be described below with reference to the drawings. In addition, each drawing used in the description schematically shows each constituent component to the extent that these inventions can be understood.
【００２０】１．電荷結合装置及び固体撮像装置の説明 図５（Ａ）を用いて説明した固体撮像装置の電荷結合装
置にこの発明を適用した例により、電荷結合装置及び固
体撮像装置の実施例を併せて説明する。図１はその説明
に供する図である。ただし、固体撮像装置に通常備わる
トランスファーパルス入力線やリセットパルスの入力線
などは、この発明の説明に不要であるので、図示を省略
してある。また、実施例の電荷結合装置は３１の番号を
付して示してある。1. Description of Charge-Coupled Device and Solid-State Imaging Device Embodiments of the charge-coupled device and solid-state imaging device will be described together with an example in which the present invention is applied to the charge-coupled device of the solid-state imaging device described with reference to FIG. .. FIG. 1 is a diagram used for the description. However, the transfer pulse input line, the reset pulse input line, and the like normally provided in the solid-state imaging device are not shown in the drawings because they are unnecessary for the description of the present invention. Further, the charge-coupled device of the embodiment is shown by numbering 31.
【００２１】この実施例の電荷結合装置３１の、図５
（Ａ）を用いて説明した従来の電荷結合装置１１との大
きな相違点は、各電荷結合素子部１３とクロック信号供
給手段との接続状態であり、奇数段目の各電荷結合素子
部１３のマスタ部分１３ａを第１のクロック信号供給手
段（図１ではクロック信号φ1 が供給される信号線とし
て示してある。）とそれぞれ接続し、偶数段目の各電荷
結合素子部１３のマスタ部分１３ａを第２のクロック信
号供給手段（図１ではクロック信号φ2 が供給される信
号線として示してある。）とそれぞれ接続し、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂを共通にこの場合定
電圧源（図１では電圧Ｖdcが供給される信号線として示
してある。）とそれぞれ接続したことである。The charge-coupled device 31 of this embodiment is shown in FIG.
A major difference from the conventional charge-coupled device 11 described using (A) is the connection state of each charge-coupled element section 13 and the clock signal supply means, and the charge-coupled element section 13 of the odd-numbered stage The master portion 13a is connected to the first clock signal supplying means (indicated as a signal line to which the clock signal φ 1 is supplied in FIG. 1), and the master portion 13a of each of the even-numbered charge coupled device portions 13 is connected. Are connected to the second clock signal supply means (indicated as a signal line to which the clock signal φ 2 is supplied in FIG. 1) respectively, and the slave portion 13b of each charge coupled device portion 13 is commonly provided with a constant voltage in this case. Source (which is shown in FIG. 1 as a signal line to which the voltage Vdc is supplied).
【００２２】クロック信号φ1 及びφ2 は、例えば後述
の駆動方法の項で説明するように設定するのが好適であ
る。また、定電圧電源の電圧Ｖdcはクロック信号のロー
レベル及びハイレベルの中間程度のレベルの電圧とする
のが好適である。ただし、電圧Ｖdcは、電荷結合装置の
設計次第では、クロック信号のローレベルより低い電圧
にまたはハイレベルより高い電圧にもできる。The clock signals φ 1 and φ 2 are preferably set, for example, as described in the section of the driving method described later. Further, it is preferable that the voltage Vdc of the constant voltage power source is a voltage at a level approximately between the low level and the high level of the clock signal. However, the voltage Vdc can be lower than the low level of the clock signal or higher than the high level depending on the design of the charge coupled device.
【００２３】また、他の実施例として次のような構成と
しても良い。As another embodiment, the following configuration may be adopted.
【００２４】図１を用いて説明した固体撮像装置では電
荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにそれぞれ接続する信号入力手段をホトダイオード
２１ａとしていたが、このホトダイオード２１ａの代わ
りにエリアセンサの垂直方向転送用の電荷結合装置を接
続する。このようにすることで、二次元の電荷結合装置
を構成できる。この場合の垂直方向転送用の電荷結合装
置は、図１を用いて説明した電荷結合装置３１と同じ構
成のものとしても、図５（Ａ）を用いて説明した電荷結
合装置１１としても、他の構成の電荷結合装置としても
良い。なお、電荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３
のマスタ部分１３ａに垂直方向転送用の電荷結合装置を
それぞれ接続した構成とした場合、これら垂直方向転送
用の電荷結合装置の各電荷結合素子部にホトダイオード
をそれぞれ接続し二次元の固体撮像装置を構成すること
もできる。In the solid-state imaging device described with reference to FIG. 1, the master portion 1 of each charge coupled device portion 13 of the charge coupled device 31.
The photodiode 21a was used as the signal input means connected to each of the 3a, but a charge coupled device for vertical transfer of the area sensor is connected instead of the photodiode 21a. By doing so, a two-dimensional charge coupled device can be constructed. The charge transfer device for vertical transfer in this case has the same configuration as the charge transfer device 31 described with reference to FIG. 1, the charge transfer device 11 described with reference to FIG. The charge-coupled device having the above configuration may be used. In addition, each charge-coupled device unit 13 of the charge-coupled device 31.
When a charge transfer device for vertical transfer is connected to each master portion 13a of the above, a photodiode is connected to each charge coupled element portion of the charge transfer device for vertical transfer to form a two-dimensional solid-state imaging device. It can also be configured.
【００２５】２．電荷結合装置の駆動方法の説明 第一発明の電荷結合装置は、以下に説明するように２つ
の駆動方法を場合により使い分けることで有用な装置と
なる。2. Description of Driving Method of Charge-Coupled Device The charge-coupled device of the first invention is a useful device by properly using two driving methods as described below.
【００２６】２−１．φ2 ＝φ1 による駆動 先ず、第１のクロック信号φ1 と第２のクロック信号φ
2 とを同じ周期及び位相のクロック信号とし電荷結合装
置３１を駆動する例を説明する。なお、各電荷結合素子
部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1 のロ
ーレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧とし
てある。2-1. Driving with φ 2 = φ 1 First, the first clock signal φ 1 and the second clock signal φ
An example in which 2 and 2 are used as clock signals having the same period and phase to drive the charge coupled device 31 will be described. The voltage Vdc on the slave side of each charge coupled device 13 is a voltage corresponding to an intermediate level between the low level and the high level of the clock signal φ 1 .
【００２７】図２（Ａ）及び図３（Ａ）〜（Ｄ）はこの
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Α）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図３（Ａ）は電荷結合装置３１の各電荷結合素子部
１３に供給されるクロック信号等の状態を示した図、図
３（Ｂ）〜（Ｄ）は各電荷結合素子部１３での、図２
（Ａ）の時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 それぞれの電位（表面ポ
テンシャルψ）及び信号の状態を示した図である。な
お、図３（Ｂ）〜（Ｄ）においてマスタ部分１３ａ及び
スレーブ部分各々が２つのポテンシャル井戸を持つよう
に示しているが、これは信号が逆方向に転送されるのを
防止するために従来から行なわれている配線手段（図
１、図５（Ａ）では図示を省略している。）で生じてい
ることであることを理解されたい（以下の図４（Ｂ）〜
（Ｄ）において同じ。）。FIG. 2A and FIGS. 3A to 3D are diagrams for explaining the driving method of this embodiment. Figure 2 (A)
Is a timing chart showing a clock signal used here, FIG. 3 (A) is a diagram showing a state of a clock signal and the like supplied to each charge coupled device portion 13 of the charge coupled device 31, and FIGS. FIG. 2D shows each charge-coupled device portion 13 in FIG.
It is a diagram showing a state at time t 1, t 2, t 3 respective potentials (surface potential [psi) and signal (A). 3 (B) to 3 (D), each of the master portion 13a and the slave portion is shown to have two potential wells. However, this is conventional in order to prevent signals from being transferred in the opposite direction. It is to be understood that this is caused by the wiring means (illustration is omitted in FIGS. 1 and 5 (A)) performed from FIG.
Same in (D). ).
【００２８】先ず、時刻ｔ1 においてトランスファパル
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される（図３
（Ｂ））。図３（Ｂ）においてＱS はホトダイオードア
レイなどから移送された信号を示す。First, at time t 1 , a signal is transferred from the photodiode array section or the vertical charge coupled device to the potential well of the master portion 13a of each charge coupled element section 13 by the transfer pulse (FIG. 3).
(B)). In FIG. 3B, Q S represents a signal transferred from a photodiode array or the like.
【００２９】次にクロック信号が半周期進み時刻ｔ2 に
おいてクロック信号のレベルが反転すると（この場合ロ
ーレベル）、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａ
の信号は同じ電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
に転送される（図３（Ｃ））。φ1 ＝φ2 であるので隣
接する電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａは共に低
い電位となりこれらマスタ部分間のスレーブ部分のみが
高い電位となるからである。Next, when the clock signal advances by a half cycle and the level of the clock signal is inverted at time t 2 (low level in this case), the master portion 13a of each charge-coupled device portion 13a.
Signal of the slave part 13b of the same charge-coupled device part 13
(FIG. 3 (C)). Since φ 1 = φ 2 , the master portions 13a of the adjacent charge-coupled device portions 13 both have a low potential, and only the slave portion between these master portions has a high potential.
【００３０】次にクロック信号がさらに半周期すすみ時
刻ｔ3 においてクロック信号のレベルが再び反転する
と、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂの信号
は今度は信号転送方向で隣接する電荷結合素子部１３の
マスタ部分１３ａに転送される（図３（Ｄ））。Next, when the level of the clock signal is inverted again at the time t 3 when the clock signal goes through another half cycle, the signal of the slave portion 13b of each charge coupled device portion 13 is adjacent to the charge coupled device portion in the signal transfer direction. 13 is transferred to the master portion 13a (FIG. 3 (D)).
【００３１】このように、第１及び第２クロック信号を
同じにして（φ1 ＝φ2 として）電荷結合装置３１を駆
動すると、図５を用いて説明した従来の電荷結合装置１
１と同様にクロック信号１周期で信号を電荷結合素子部
１段分転送できる。この駆動方法は各電荷結合部の信号
を本来の分解能で忠実に読み出したい場合に有効であ
る。In this way, when the charge coupling device 31 is driven with the same first and second clock signals (φ 1 = φ 2 ), the conventional charge coupling device 1 described with reference to FIG.
As in the case of 1, the signal can be transferred for one stage of the charge coupled device section in one cycle of the clock signal. This driving method is effective when it is desired to faithfully read out the signal of each charge coupled portion with the original resolution.
【００３２】２−２．φ2 ＝φ1 バーによる駆動 次に、第２のクロック信号φ2 を第１のクロック信号φ
1 の逆相の信号すなわちφ1 バーとし電荷結合装置３１
を駆動する例を説明する。なお、この場合も各電荷結合
素子部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1
のローレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧
としてある。2-2. φ 2 = φ 1 Driving by Bar Next, the second clock signal φ 2 is changed to the first clock signal φ.
The signal of the opposite phase of 1 , that is, φ 1 bar, and the charge coupling device 31
An example of driving will be described. In this case as well, the voltage Vdc on the slave side of each charge coupled device unit 13 is the clock signal φ 1
Is a voltage corresponding to an intermediate level between the low level and the high level.
【００３３】図２（Ｂ）及び図４（Ａ）〜（Ｄ）はこの
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Ｂ）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図４（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｄ）の表記方
法と同様な表記方法で示した図である。FIGS. 2B and 4A to 4D are diagrams for explaining the driving method of this embodiment. Figure 2 (B)
Is a timing chart showing a clock signal used here, and FIGS. 4 (A) to 4 (D) are diagrams showing the same notation as that of FIGS. 3 (A) to 3 (D).
【００３４】先ず、時刻ｔ1 においてトランスファパル
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される。その
ときクロック信号φ1 とφ2 とは共にハイレベルになっ
ている。その後、クロック信号φ1 とφ2 とが逆位相と
なるように駆動すると、奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号は動かず、偶数番目の電荷結合素子部のマ
スタ部分１３ａに移送された信号はこの電荷結合素子部
のスレーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分１３ａに転送される
（図４（Ｂ））。即ち、ホトダイオードなどから各結合
素子部に移送された信号のうち、偶数番目の電荷結合素
子部に移送された信号は奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号に加算される。これは、クロック信号φ2
をクロック信号φ1 の逆相のものとしてあるので隣接す
る電荷結合素子部のマスタ部分間にポテンシャル勾配が
できかつスレーブ部分のレベルはこの勾配の中間レベル
となっていることによる。First, at time t 1 , a signal is transferred from the photodiode array section or the vertical charge coupled device to the potential well of the master portion 13a of each charge coupled element section 13 by the transfer pulse. At that time, both the clock signals φ 1 and φ 2 are at the high level. After that, when the clock signals φ 1 and φ 2 are driven so as to have opposite phases, the signals transferred to the odd-numbered charge-coupled device parts do not move and are transferred to the master part 13a of the even-numbered charge-coupled device parts. The generated signal passes through the slave portion of the charge coupled device portion and is transferred to the master portion 13a of the odd-numbered charge coupled device portion which is adjacent in the signal transfer direction (FIG. 4 (B)). That is, of the signals transferred from the photodiodes or the like to the respective coupling element portions, the signals transferred to the even-numbered charge coupled element portions are added to the signals transferred to the odd-numbered charge coupled element portions. This is the clock signal φ 2
This is because a potential gradient is formed between the master portions of the adjacent charge coupled device portions and the level of the slave portion is an intermediate level of this gradient because the clock signal φ 1 has a phase opposite to that of the clock signal φ 1 .
【００３５】次にクロック信号が半周期進み時刻ｔ2 に
なるとクロック信号のレベルが反転するので、各奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分にあった信号は当該奇
数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を通過し信号転
送方向で隣接する偶数番目の電荷結合素子部のマスタ部
分に転送される（図４（Ｃ））。つまり、クロック信号
半周期で電荷結合素子部１段分信号が転送される。な
お、奇数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を信号が
通過してしまう理由は図４（Ｂ）の場合と同じである。Next, when the clock signal advances by a half cycle and reaches the time t 2 , the level of the clock signal is inverted, so that the signal in the master portion of each odd-numbered charge-coupled device section is the same as that of the odd-numbered charge-coupled element section. The charges are transferred to the master part of the even-numbered charge-coupled device part that passes through the slave part and is adjacent in the signal transfer direction (FIG. 4C). That is, the signal for one stage of the charge coupled device section is transferred in the half cycle of the clock signal. The reason why the signal passes through the slave portion of the odd-numbered charge-coupled device portion is the same as in the case of FIG.
【００３６】次にクロック信号がさらに半周期進んで時
刻ｔ3 になると、各偶数番目の電荷結合素子部のマスタ
部分にあった信号は当該偶数番目の電荷結合素子部のス
レーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番目の
電荷結合素子部のマスタ部分に転送される（図４
（Ｄ））。Next, when the clock signal advances by a further half cycle to time t 3 , the signal in the master portion of each even-numbered charge-coupled device section passes through the slave portion of the even-numbered charge-coupled element section and becomes a signal. The charges are transferred to the master part of the odd-numbered charge-coupled device section adjacent in the transfer direction (see FIG. 4).
(D)).
【００３７】このように、第１及び第２クロック信号φ
1 ，φ2を逆相（φ2 ＝φ1 バー）として電荷結合装置
３１を駆動すると、クロック信号１周期で信号を電荷結
合素子部２段分転送できる。この駆動方法では信号転送
方向で隣り合う奇数及び偶数の電荷結合素子部の信号が
加算されてしまうが、φ1 ＝φ2 とした上述の駆動方法
に比べ２倍の速度で信号を読み出すことができる。この
ため、この駆動方法は信号を概略的に知るために早急に
読み出したい場合に有効である。なお、クロック信号φ
1 、φ2 の与え方で右隣り或いは左隣りの電荷結合素子
部の信号との加算は自由にできることはいうまでもな
い。Thus, the first and second clock signals φ
When the charge coupling device 31 is driven with 1 and φ 2 in the opposite phase (φ 2 = φ 1 bar), the signal can be transferred for two stages of the charge coupling element section in one cycle of the clock signal. In this driving method, the signals of the odd-numbered and even-numbered charge-coupled device portions that are adjacent to each other in the signal transfer direction are added, but the signals can be read at twice the speed as compared with the above-described driving method in which φ 1 = φ 2. it can. Therefore, this driving method is effective when it is desired to read the signal immediately in order to know the signal roughly. The clock signal φ
It goes without saying that the addition of 1 and φ 2 can be freely added to the signal of the charge-coupled device portion on the right side or the left side.
【００３８】[0038]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の出願の第一発明の構成によれば、第１のクロック信号
と第２のクロック信号とを同じものとした場合、各電荷
結合素子部に例えばホトダイオードアレイ部からそれぞ
れ移送されている信号をクロック信号１周期毎に順次に
読み出すことができる。また、第１のクロック信号と第
２のクロック信号とを逆相とした場合、信号転送方向に
おいて隣接する奇数番目及び偶数数番目の対の電荷結合
素子部の信号同士が加算され分解能は低下するものの、
全電荷結合素子部の信号を第１及び第２のクロック信号
を同じとした場合の半分の時間で読み出すことができ
る。As is apparent from the above description, according to the configuration of the first invention of this application, when the first clock signal and the second clock signal are the same, each charge-coupled device. For example, the signals transferred from the photodiode array unit to the unit can be sequentially read every one cycle of the clock signal. Further, when the first clock signal and the second clock signal have opposite phases, the signals of the odd-numbered and even-numbered pairs of charge-coupled device portions that are adjacent to each other in the signal transfer direction are added, and the resolution is reduced. Though
It is possible to read the signals of all the charge-coupled device parts in half the time when the first and second clock signals are the same.
【００３９】これがため、クロック信号の周波数は一定
のままで、信号を概略的に早く読み出したい場合と信号
を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り速度を可変
出来る電荷結合装置が提供できる。Therefore, it is possible to provide a charge-coupled device in which the signal reading speed can be varied depending on whether the signal is to be read out quickly or faithfully while the frequency of the clock signal remains constant.
【００４０】また、この出願の第二発明の構成によれ
ば、撮像した画像の概略を通常の２倍の速度で読み出せ
る。Further, according to the configuration of the second invention of this application, the outline of the picked-up image can be read at a speed twice as high as usual.
【００４１】また、この出願の第三発明の構成によれ
ば、信号を概略的に読み出したい場合と信号を忠実に読
み出したい場合とで読み取り速度を可変出来るので、第
一発明の電荷結合装置及び第二発明の固体撮像装置を有
用に使用することができる。Further, according to the configuration of the third invention of this application, the reading speed can be varied depending on whether the signal is to be read out roughly or to be faithfully read out. The solid-state imaging device of the second invention can be usefully used.
【図１】実施例の電荷結合装置及び固体撮像装置を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a charge-coupled device and a solid-state imaging device according to an embodiment.
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は駆動方法の説明に供する図
であり、用いたクロック信号のタイミングチャートであ
る。2A and 2B are diagrams for explaining a driving method, and are timing charts of clock signals used.
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は駆動方法の説明に供する図で
あり、（Ａ）は 電荷結合装置の各電荷結合素子部に供
給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各時刻で
の電荷結合装置での信号転送の状態説明図である。3A to 3D are diagrams for explaining a driving method, FIG. 3A is an explanatory diagram of a drive signal supplied to each charge coupled device portion of a charge coupled device, and FIGS. D) is a state explanatory view of signal transfer in the charge coupled device at each time.
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は駆動方法の他の例の説明に供
する図であり、（Ａ）は電荷結合装置の各電荷結合素子
部に供給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各
時刻での電荷結合装置での信号転送の状態説明図であ
る。FIGS. 4A to 4D are diagrams for explaining another example of the driving method, and FIG. 4A is an explanatory diagram of a drive signal supplied to each charge coupled device portion of the charge coupled device; 8B to 8D are state explanatory diagrams of signal transfer in the charge coupled device at each time.
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は従来技術の説明に供する図
である。5A and 5B are diagrams for explaining a conventional technique.
１１：従来の電荷結合装置 １３：電荷結合素子部 １３ａ：電荷結合素子部のマスタ部分 １３ｂ：電荷結合素子部のスレーブ部分 １５：出力段（アウトプットゲート） １７：出力アンプ ２１：ホトダイオードアレイ部 ２１ａ：ホトダイオード ３１：電荷結合装置 11: Conventional charge-coupled device 13: Charge-coupled device part 13a: Master part of charge-coupled device part 13b: Slave part of charge-coupled device part 15: Output stage (output gate) 17: Output amplifier 21: Photodiode array part 21a : Photodiodes 31: Charge coupled devices
Claims (5)
レルに入力しシリアルに出力する電荷結合装置であっ
て、各電荷結合素子部は信号が初めに入力されるマスタ
部分と該マスタ部分から前記信号が転送されるスレーブ
部分とで構成される電荷結合装置において、 奇数段目の各電荷結合素子部のマスタ部分を第１のクロ
ック信号供給手段とそれぞれ接続してあり、 偶数段目の各電荷結合素子部のマスタ部分を第２のクロ
ック信号供給手段とそれぞれ接続してあり、 各電荷結合素子部のスレーブ部分を共通に接続してある
ことを特徴とする電荷結合装置。1. A charge-coupled device having multiple stages of charge-coupled device units for inputting signals in parallel and outputting serially, wherein each charge-coupled device unit has a master portion to which a signal is first input and the master portion. To a slave part to which the signal is transferred, the master part of each of the odd-numbered charge-coupled device parts is connected to the first clock signal supply means, A charge-coupled device, wherein a master portion of each charge-coupled element portion is connected to a second clock signal supply means, and a slave portion of each charge-coupled element portion is commonly connected.
て、 各電荷結合素子部のマスタ部分にエリアセンサの垂直方
向転送用の電荷結合装置をそれぞれ接続したことを特徴
とする電荷結合装置。2. The charge-coupled device according to claim 1, wherein a charge-coupled device for vertical transfer of an area sensor is connected to a master portion of each charge-coupled element portion.
て、 前記垂直方向転送用の電荷結合装置を請求項１に記載の
電荷結合装置と同じ構成としたことを特徴とする電荷結
合装置。3. The charge-coupled device according to claim 2, wherein the charge-coupled device for vertical transfer has the same configuration as that of the charge-coupled device according to claim 1.
結合素子部のマスタ部分に、または、請求項３に記載の
垂直方向転送用の前記電荷結合装置の各電荷結合素子部
のマスタ部分に、ホトダイオードをそれぞれ接続したこ
とを特徴とする固体撮像装置。4. A master part of each charge-coupled device section of the charge-coupled device according to claim 1, or a master of each charge-coupled device part of the charge-coupled device according to claim 3 for vertical transfer. A solid-state image pickup device characterized in that photodiodes are connected to the respective portions.
荷結合装置を駆動するに当たり、 第１のクロック信号供給手段から出力される第１のクロ
ック信号と第２のクロック信号供給手段から出力される
第２のクロック信号とを同じとするか、これら第１のク
ロック信号と第２のクロック信号とを逆相とするかを、
場合により選択して当該電荷結合装置を駆動することを
特徴とする電荷結合装置の駆動方法。5. When driving the charge-coupled device according to claim 1, the first clock signal and the second clock signal supply means output from the first clock signal supply means. Whether the second clock signal output from the same is the same or the first clock signal and the second clock signal have opposite phases.
A method of driving a charge-coupled device, comprising selectively driving the charge-coupled device according to circumstances.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226271A JP2895666B2 (en) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Driving method of charge coupled device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226271A JP2895666B2 (en) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Driving method of charge coupled device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568140A true JPH0568140A (en) | 1993-03-19 |
| JP2895666B2 JP2895666B2 (en) | 1999-05-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP2895666B2 (en) |
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| JP2895666B2 (en) | 1999-05-24 |
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