JPS5918688Y2 - Charge transfer device for imaging - Google Patents

Charge transfer device for imaging

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JPS5918688Y2
JPS5918688Y2 JP6498081U JP6498081U JPS5918688Y2 JP S5918688 Y2 JPS5918688 Y2 JP S5918688Y2 JP 6498081 U JP6498081 U JP 6498081U JP 6498081 U JP6498081 U JP 6498081U JP S5918688 Y2 JPS5918688 Y2 JP S5918688Y2
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JP
Japan
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charge transfer
transfer device
imaging
transfer
channel type
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JP6498081U
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Japanese (ja)
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JPS5766557U (en
Inventor
義博 宮本
Original Assignee
富士通株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電荷転送装置を直並列に2次元配列した複合型
の撮像用電荷転送装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a composite charge transfer device for imaging in which charge transfer devices are two-dimensionally arranged in series and parallel.

電荷転送装置(以後CCDと略記する)の2次元配列の
代表的なものに直列−並列−直列構造(SPS構造)が
ありメモリや撮像素子などに用いられる。
A typical two-dimensional array of a charge transfer device (hereinafter abbreviated as CCD) is a series-parallel-series structure (SPS structure), which is used in memories, image pickup devices, and the like.

電荷の転送方向に多数の転送電極を配設した直線チャン
ネル型の従来のCCU(以下これを通常のCCDと称す
る)によって上記の2次元配列を構成すると直列−並列
又は並列−直列の変換部分で電荷転送方向が直交するた
め、電極の配置、母線配線、チャンネルの連結その他の
点で問題が多く、構造も複雑になる。
When the above two-dimensional array is constructed using a conventional straight channel type CCU (hereinafter referred to as a normal CCD) in which a large number of transfer electrodes are arranged in the charge transfer direction, a series-parallel or parallel-series conversion section is formed. Since the charge transfer directions are orthogonal, there are many problems in electrode arrangement, bus wiring, channel connection, and other points, and the structure becomes complicated.

さきに特開昭52−55478号により提供された蛇行
チャンネル型電荷転送装装置(以下MCCDと略言1己
、する)は電荷転学方向(こ転送電極が延びた構造であ
るためこの特徴を利用して、該MCCDと通常のCCD
を組合せて2次元配列構造としたものが先に本発明者に
よって提案された。
The meandering channel type charge transfer device (hereinafter abbreviated as MCCD) previously provided in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-55478 utilizes this feature because the charge transfer direction (hereinafter referred to as MCCD) has an elongated structure. Then, the MCCD and the normal CCD
The present inventor previously proposed a two-dimensional array structure by combining the following.

第1図にその一例を示す。半導体基板に形成されたチャ
ンネルストップC5により通常のCCDのチャンネルC
H1゜CH2・・・・・・およびMCCDのチャンネル
CHが形成される。
An example is shown in FIG. The channel C of a normal CCD is controlled by the channel stop C5 formed on the semiconductor substrate.
H1°CH2... and MCCD channel CH are formed.

El、E2・・・・・・は通常CCDの転送電極で1つ
おきに共通母線B□、B2に接続されて、それぞれ第1
相転送電圧φ1および第2相転送電圧φ2を受ける。
El, E2... are normally CCD transfer electrodes, and are connected to the common bus lines B□, B2 every other time, and are connected to the first
Receives phase transfer voltage φ1 and second phase transfer voltage φ2.

MCCDは2つの転送電極E、、 E、を備え、これら
の電極には2相転送電圧φ8.φ5が印加される。
The MCCD includes two transfer electrodes E, , E, and a two-phase transfer voltage φ8. φ5 is applied.

そのチャンネルは通常CCDのチャンネルCH1゜CH
2・・・・・・と連通し出力端にはドレイン拡散領域り
、を備える。
The channel is usually CCD channel CH1°CH
A drain diffusion region is provided at the output end in communication with 2....

この撮像素子の動作を説明すると、通常CCD部の電極
E1.E2・・・・・・に電荷蓄積モードの電圧を印加
しておき、光像を投射するとチャンネルCH1,CH2
・・・・・・に光像の明暗に応じた電荷が発生する。
To explain the operation of this image sensor, the electrode E1 of the CCD section. When a charge accumulation mode voltage is applied to E2... and an optical image is projected, channels CH1 and CH2
Charges are generated depending on the brightness of the optical image.

ついで電極E、、E2・・・・・・に2相転送電圧を加
えると該電圧の変化につれて、前記電荷は矢印で示す方
向に転送され、MCCDのチャンネルCHに入る。
Then, when a two-phase transfer voltage is applied to the electrodes E, E2, . . . , as the voltage changes, the charges are transferred in the direction shown by the arrow and enter the channel CH of the MCCD.

転送モードではMCCDの電圧Ea、Ebにも2相転送
電圧φ8.φ5を印加しておき、そしてこの転送電圧φ
8.φ、の周波数は撮像用CCD部のチャンネルの個数
をn5通常CCDの転送電圧φ1゜φ2の周波数をfと
した時、nfの値にするので、MCCDは各撮像用CC
D部から信号電荷が送られてくるたびにこれら電荷をす
べて出力端へ転送する。
In the transfer mode, the MCCD voltages Ea and Eb also have a two-phase transfer voltage φ8. φ5 is applied, and this transfer voltage φ
8. The frequency of φ is set to the value nf, where n5 is the number of channels in the imaging CCD section, and f is the frequency of the transfer voltage φ1゜φ2 of the normal CCD.
Every time signal charges are sent from the D section, all these charges are transferred to the output terminal.

出力端にはゲート電極GaおよびドレインDbが設けら
れているのでゲート電極Gaが通過状態にあればこれら
の電荷はドレインD5から外部回路へ取出される。
Since a gate electrode Ga and a drain Db are provided at the output end, if the gate electrode Ga is in a passing state, these charges are extracted from the drain D5 to an external circuit.

このように通常CCDとMCCDを組合せることにより
、電荷転送方向を直交させることができ、その構造も特
に複雑になることもなく、また前記2種類のCCDの変
換部においても間隙を生じて転送効率を低下させるなど
の問題を生じることのない2次元配列電荷転送装置が実
現できる。
By combining a normal CCD and an MCCD in this way, the charge transfer directions can be made orthogonal, the structure is not particularly complicated, and a gap is created in the conversion section of the two types of CCDs to transfer charges. A two-dimensionally arrayed charge transfer device that does not cause problems such as reduced efficiency can be realized.

しかるに撮像ユニットの大型化の要請に伴い通常CCD
部の拡大、すなわちチャンネル数の増加および転送電極
の増加を図る場合、駆動電源に要求される電力容量が大
きくなり、該電源が大型となり製作費用も増大する。
However, due to the demand for larger imaging units, CCD
When attempting to enlarge the area, that is, increase the number of channels and the number of transfer electrodes, the power capacity required for the drive power source increases, the power source becomes larger, and the manufacturing cost also increases.

本考案はこの点の解決を目的とするもので前述のSPS
構造の撮像ユニットを複数個隣接して配置し、かつそれ
ら撮像ユニット相互間において絵素ピッチに不均等なす
きまを生じないようにするとともに小容量の電源で駆動
できる大型撮像装置を提供するものである。
The present invention aims to solve this problem, and the above-mentioned SPS
The present invention provides a large-sized imaging device in which a plurality of structural imaging units are arranged adjacent to each other, an uneven pixel pitch is prevented from occurring between the imaging units, and the device can be driven by a small-capacity power source. be.

以下図面を参照しながら本考案の好ましい実施例につき
詳細に説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

なお第1図と同等の部分には同じ符号を付した。Note that parts equivalent to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第2図は本考案に係る撮像用電荷転送装置の一実施例を
示すもので、第1図の撮像装置を1つの撮像ユニットと
し、該ユニットを3つ隣接して配置したものである。
FIG. 2 shows an embodiment of the imaging charge transfer device according to the present invention, in which the imaging device of FIG. 1 is used as one imaging unit, and three units are arranged adjacently.

すなわち、8チヤンネルの通常CCDからなる撮像部と
MCCDからなる転送部を1つの撮像ユニットとし、図
面において縦方向に該撮像ユニットを配置し、それぞれ
の撮像ユニット間はチャンネルストップC3で分離され
ており、各出力信号はドレイン拡散層DA、DB、DC
から外部回路へ取出される。
That is, the imaging unit consisting of an 8-channel normal CCD and the transfer unit consisting of an MCCD are considered as one imaging unit, and the imaging units are arranged vertically in the drawing, and each imaging unit is separated by a channel stop C3. , each output signal is connected to the drain diffusion layer DA, DB, DC.
is extracted from to the external circuit.

第3図は第2図の部分拡大図であり、2相駆動型として
構成された通常CCUの1本おきの転送電極下に受光部
を定め、かつその解像度を高めるため小さい受光面積の
み光が透過するように窓Wが設けられておりこれ以外の
部分は、光遮蔽層で覆われている。
Fig. 3 is a partially enlarged view of Fig. 2, in which a light receiving section is located under every other transfer electrode of a normal CCU configured as a two-phase drive type, and in order to improve its resolution, light is emitted only from a small light receiving area. A window W is provided to allow light to pass through, and the rest is covered with a light shielding layer.

また同図から明らかなごとく、MCCDの一部所定ビッ
トにも該窓Wが設けられているため、撮像ユニットの境
界部でも切れ目のない連続性のある撮像画が得られる。
Furthermore, as is clear from the figure, since the window W is also provided in some predetermined bits of the MCCD, continuous captured images without any breaks can be obtained even at the boundaries of the imaging units.

次にこの撮像素子の動作を説明すると、通常のCCD部
の一方の群の電極EAI、EA□・・・・・・、EBI
Next, to explain the operation of this image sensor, the electrodes EAI, EA□..., EBI of one group of the normal CCD section
.

E8゜・・・・・・、E cl、 E C2・・・・・
・、およびMCCDの一方の転送電極EAa、 EBa
、 Eca、 EDaに電荷蓄積モードの電圧を加えて
おき光像を投射すると、これらの電極下の受光部に光像
の明暗に応じた電荷が発生し蓄えられる。
E8゜..., E cl, E C2...
・, and one transfer electrode EAa, EBa of MCCD
, Eca, and EDa are applied with a charge storage mode voltage and an optical image is projected, charges corresponding to the brightness of the optical image are generated and stored in the light receiving section under these electrodes.

この電荷を以下に述べるように時分割駆動によって順次
外部回路へ取出す。
This charge is sequentially taken out to an external circuit by time-division driving as described below.

まず、すべての撮像ユニットSA、SB、Soの電極に
は蓄積モードの電圧を印加したままの状態で、MCCD
の電極EAa、EAbには転送電圧φ8.φ5を印加す
ると、該電極下の電荷はDAより外部回路へ取出される
First, with the accumulation mode voltage still applied to the electrodes of all imaging units SA, SB, and So, the MCCD
A transfer voltage φ8. is applied to the electrodes EAa and EAb. When φ5 is applied, the charge under the electrode is taken out from DA to the external circuit.

なお、この時点では移送ゲート電荷TGAには阻止に相
当する電位たとえば零電位が付与されており、通常CC
D部の電荷はMCCD部へは移送されない。
Note that at this point, the transfer gate charge TGA is given a potential corresponding to blocking, for example, zero potential, and normally CC
Charges in section D are not transferred to section MCCD.

MCCD部の電荷がすべて出力として外部へ排出された
時点で、前記転送電極EAI、EA□・・・・・・に転
送電圧φ1.φ2が印加されると同時に、それに同期し
て移送ゲート電極TGAには、移送電圧φT6が印加さ
れるため、電荷□は矢印の方向に転送され、MCCDの
チャンネルCHAに入る。
When all the charges in the MCCD section are discharged to the outside as output, the transfer voltage φ1. Simultaneously with the application of φ2, a transfer voltage φT6 is applied to the transfer gate electrode TGA in synchronization therewith, so that the charge □ is transferred in the direction of the arrow and enters the channel CHA of the MCCD.

なおMCCD部の電極E Aa 、 E Abには転送
モードの電圧φ8.φbが印加された状態のままであり
、その周波数は撮像用CCD部のチャンネル数をn9通
常CCDの転送電圧の周波数をfとしてnfの値にする
のでMCCDは各撮像用CCD部から電荷が送られてく
るたびにこれらの電荷をすべて出力端へ転送する。
Note that the transfer mode voltage φ8. is applied to the electrodes E Aa and E Ab of the MCCD section. φb remains applied, and its frequency is set to the value nf, where the number of channels of the imaging CCD section is n9, and the frequency of the transfer voltage of the normal CCD is f, so that the MCCD receives charges from each imaging CCD section. All of these charges are transferred to the output terminal each time the charge is received.

出力端には出力ゲート電極GAおよびドレイン拡散層D
Bが設けられているので、出力ゲート電極GAが通過状
態にあればこれらの電荷はドレインDAから出力信号S
An output gate electrode GA and a drain diffusion layer D are provided at the output end.
B is provided, so if the output gate electrode GA is in the passing state, these charges are transferred from the drain DA to the output signal S.
.

として外部回路へ取出される。ユニットSAの電気信号
が外部へ取出されると、次にユニットS8の信号電荷を
外部回路へ取出すため転送電極EB工、E8□・・・・
・・に2相転送電圧を加え、他のユニットSA、Soの
転送電極には蓄積モードの電圧を印加すると前述のユニ
ットSAの場合と同様にSBに蓄えられている信号電荷
はドレインD8から外部回路へ取出される。
It is taken out to the external circuit as. When the electric signal of unit SA is taken out, the transfer electrode EB is used to take out the signal charge of unit S8 to the external circuit.
When a two-phase transfer voltage is applied to . Taken out to the circuit.

以下同様の過程を経て、ユニツ)S。After the same process, unit)S.

の信号電荷がドレインD。より外部回路へ取出されたの
ち、再びすべての撮像ユニッl”SA。
The signal charge is the drain D. After being taken out to the external circuit, all the imaging units are reactivated.

S8. Scの転送電極およびMCCDの電極EAa。S8. Transfer electrode of Sc and electrode EAa of MCCD.

EBa、ECaに蓄積モードの電圧を印加した状態で光
像を投射する。
An optical image is projected while an accumulation mode voltage is applied to EBa and ECa.

このようにして、光像に対応する信号電荷を時分割方式
によって順次取出して映像信号とする。
In this way, the signal charges corresponding to the optical image are sequentially extracted in a time-division manner to form a video signal.

第4図に前述の実施例における駆動電圧波形を示す。FIG. 4 shows the drive voltage waveform in the above-described embodiment.

MCCDの転送電極に印加される転送電圧φ8゜φ5の
うちφ8は一定レベルに設定された単相駆動によって該
CCDにおける電荷転送を行う。
Of the transfer voltages φ8°φ5 applied to the transfer electrodes of the MCCD, φ8 performs charge transfer in the CCD by single-phase driving set at a constant level.

通常CCDにおける転送方式もφ1が一定レベルに設定
された単相駆動法である。
The transfer method in a normal CCD is also a single-phase drive method in which φ1 is set at a constant level.

なお前述のような撮像ユニットSA、SB、Scを時分
割駆動する方法として例えば第5図に示すような撮像ユ
ニット選択信号φ4.φ8.φ。
Note that as a method for time-divisionally driving the imaging units SA, SB, and Sc as described above, for example, an imaging unit selection signal φ4. φ8. φ.

を用いて順次撮像ユニットを駆動する方法がある。There is a method of sequentially driving the imaging units using .

それぞれの撮像ユニットに蓄えられている信号電荷がす
べて外部回路へ取出される期間、すなわち移送ゲート電
極電圧φ16の4周期に相当する期間にわたりこれら選
択信号は高レベルにある。
These selection signals are at a high level during a period during which all signal charges stored in each imaging unit are taken out to an external circuit, that is, a period corresponding to four periods of the transfer gate electrode voltage φ16.

φ4.φ8.φ。はそれぞれ撮像ユニットSA、 SB
、 SCを選択的に駆動するための選択信号であり、こ
の選択信号φ4.φ8.−〇と前述の駆動信号φ1.φ
2.φTG、φ8およびφゎとを第6図に示すようにA
ND回路により論理積をとることによってφいが高レベ
ルの期間中は、撮像ユニツ)SAのみに前記駆動信号が
供給されるため、SAに蓄えられている信号電荷は順次
外部回路へ取出され他の撮像ユニツ)SB、SCには蓄
積モードの電圧φ8.φ□のみが印加される。
φ4. φ8. φ. are imaging units SA and SB, respectively.
, SC is a selection signal for selectively driving the selection signals φ4. φ8. −〇 and the aforementioned drive signal φ1. φ
2. φTG, φ8 and φゎ as shown in FIG.
By calculating the logical product using the ND circuit, the drive signal is supplied only to the imaging unit (SA) during the period when φ is at a high level, so the signal charge stored in the SA is sequentially taken out to the external circuit. (imaging unit) SB and SC have an accumulation mode voltage φ8. Only φ□ is applied.

期間TB、Tcにおいては同様に撮像ユニツ)S、、S
Cがそれぞれ駆動信号φ1゜φ2.φTG、φ8および
φ5により駆動を受ける。
Similarly, during periods TB and Tc, the imaging units) S, , S
C are drive signals φ1, φ2, respectively. Driven by φTG, φ8 and φ5.

なお上記実施例では、撮像面の受光部は1つの撮像ユニ
ットあたり8×4個設けられがつ3つの撮像ユニツ)
SA、 SB、 SCが隣接配置されているが、1つの
撮像ユニットあたりの感光素子を増加し、また撮像ユニ
ットの数を増加することにより、撮像面をさらに広くす
ることも可能である。
In the above embodiment, the number of light receiving sections on the imaging surface is 8 x 4 per imaging unit (3 imaging units).
Although SA, SB, and SC are arranged adjacent to each other, it is possible to further widen the imaging area by increasing the number of photosensitive elements per imaging unit and by increasing the number of imaging units.

以上の説明で明らかなごとく、本考案に係る撮像装置は
通常のCCDとMCCDを併用しているため、電極配設
が簡単で隣接ユニット間に切れ目を生ずることなく大型
の撮像面を構成することができ、全体を割駆動するため
の電源容量が小さくてすむという利点がある。
As is clear from the above explanation, since the imaging device according to the present invention uses both a normal CCD and an MCCD, electrode arrangement is easy and a large imaging surface can be constructed without creating a cut between adjacent units. This has the advantage that the power supply capacity required to drive the entire device is small.

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

第1図は従来の複合型電荷転送装置、第2図は本考案に
係る複合型電荷転送装置、第3図は第2図の要部拡大図
、第4図は駆動波形、第5図は時分割駆動波形、第6図
は時分割駆動回路図である。
Figure 1 is a conventional composite charge transfer device, Figure 2 is a composite charge transfer device according to the present invention, Figure 3 is an enlarged view of the main part of Figure 2, Figure 4 is a driving waveform, and Figure 5 is a FIG. 6 is a time division drive circuit diagram.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 互いに平行な複数のチャンネルをそなえ、かつ各チャン
ネルに共通となる転送電極をチャンネルに沿った電荷の
転送方向に順次規則的に配設するとともに所定順位の転
送電極下に受光部を定めてなる直線チャンネル型電荷転
送装置と、該直線チャンネル型電荷転送装置の出力側に
あって、各チャンネル対応の出力電荷を直列に転送する
よう構威された電荷の転送方向に延びる1対の転送電極
をそなえた蛇行チャンネル型電荷転送装置とをそれぞれ
の転送電極が平行になるよう隣接配置して撮像ユニット
を構威し、さらに該撮像ユニットの前記蛇行チャンネル
型電荷転送装置の一方の電極下の所定部位にも受光部を
定めた形ちで複数の撮像ユニットを互いに隣接配置し、
これら隣接した撮像ユニット間において上記受光部の配
列ピッチが略均等となるようにしたことを特徴とする撮
像用電荷転送装置。
A straight line that has a plurality of channels parallel to each other, transfer electrodes common to each channel are arranged regularly in the direction of charge transfer along the channels, and light-receiving areas are defined below the transfer electrodes in a predetermined order. a channel type charge transfer device; and a pair of transfer electrodes extending in a charge transfer direction configured to transfer output charges corresponding to each channel in series on the output side of the linear channel type charge transfer device. A meandering channel type charge transfer device and a meandering channel type charge transfer device are arranged adjacently so that their respective transfer electrodes are parallel to form an imaging unit, and a predetermined portion of the image pickup unit under one electrode of the meandering channel type charge transfer device is provided. Also, multiple imaging units are placed adjacent to each other with a defined light receiving area,
A charge transfer device for imaging, characterized in that the arrangement pitch of the light receiving sections is approximately equal between these adjacent imaging units.
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