JPS62171158A - 電荷転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＶＴＲ、カラーＴＶ、ビデオカメラ等に用い
られる電荷転送装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、電荷結合素子（ＣＣ：Ｄ）を用いたＣＣＤレジ
スタ等の電荷転送装置は、その信号遅延特性を利用した
遅延線や、感光領域を設けることによってエリア光セン
サ、リニア光センサ等に広く利用されている。

電荷転送装置を遅延線として実際にシステム内に組込ん
で用いる場合、入力信号電圧を電荷に変換し、電荷転送
段の段数により遅延時間を決定し、転送されてきた電荷
を電圧に変換する電荷／電圧変換部がオンチップ化され
ている。

従来、このような分野の技術としては、第２図のような
ものがあった。以下、その構成を説明する。

第２図は電荷転送装置の一つである従来の電荷転送段、
すなわちＮチャンネル形ＣＣＤレジスタの一構成例を示
す図である。

このＣＣＤレジスタは、２相シングルチヤンネルの埋込
チャンネル形のものであり、例えばＰ形シリコン基板か
らなる半導体基板ｌを有し、その半導体基板１にはＮ形
の不純物領域２が形成されている。また、不純物領域２
内には複数個のＮ−形低濃度不純物領域３−１〜３−６
が形成され、さらにその不純物領域３−１〜３−６上に
は絶縁膜４を介して複数個の転送電極５−１〜５−６が
設けられている。

不純物領域３−１〜３−６は、信号電荷Ｑの転送に方向
性を持たせる障壁部の働きをし、さらに各転送電極５−
１〜５−８は、発生した信号電荷を２相のクロック信号
φ１あるいはφ２に同期して転送するものである。

なお、図示されていないが、半導体基板１表面の右側に
は、電荷／電圧変換部が設けられている。

次に、第３図および第４図を参照しつつ動作を説明する
。なお、第３図はクロック信号φ１゜φ２の波形図、お
よび第４図はクロック信号φ１．φ２の印加によって各
転送電極５−１〜５−８下に生じる転送領域のポテンシ
ャル井戸と信号電荷Ｑの流れを示す図である。

二つの電極を結合して形成した転送電極５−１〜５−６
には、２相のクロック信号φ１．φ２が印加され、その
クロック信号φｌ、φ２の低レベルφＩＬ、φ２Ｌ（例
えば、ＯＶ）と高レベルφＩＨ。

φ２）１（例えば、５Ｖ）に応じて、第４図のポテンシ
ャル井戸が転送電極５−１〜５−６下に誘起される。こ
れにより、信号電荷Ｑはその蓄積および転送が制御され
、不純物領域２内を第２図の左から右方向へと順次転送
されていく。

このようにして転送された信号電荷Ｑは、図示しない電
荷／電圧変換部へ送られ、転送された電荷量に応じた電
圧信号に変換される。

以上のような電荷転送装置を遅延線として使用する場合
、遅延時間では、電荷転送段の段ｌ￥ｎ、およびクロッ
ク信号φｌ、φ２の周波数ｆｓにより、次式のように決
定される。

τ＝　ｎ　／　ｆ　ｓ　　　　　　・・・・・・（１）
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記構成の装置では次のような問題点が
あった。

一般に、上記電荷転送装置を遅延線として使用した画像
信号処理においては、水平走査線の周期（例えば、６３
ｇ５）だけ遅延した信号と、遅延しない信号との加算、
あるいは減算を行うことが多い、この場合、両信号の遅
延時間の差は、例えば精度±５ｎｓ以内のように正確に
水平走査線の周期（ＩＨ）に一致していなければならな
い。

ところが、電荷転送装置に直列に入る低域フィルタや、
遅延しない信号に直列に入る回路等における遅延時間の
設計値のずれ等の原因で、電荷転送装置の絶対遅延時間
を変更しないと、遅延した信号と遅延しない信号との遅
延時間の差が正確に水平走査線の周期に一致しないこと
がしばしばおこる。

電荷転送装置の絶対遅延時間を変更するためには、（１
）式から明らかなように、転送段の段数ｎか、あるいは
周波数ｆｓを変えることが必要となる。ところが１周波
数ｆｓを精度良く、しかも簡単に変えることが困難であ
るため、通常は段数ｎを変えて絶対遅延時間を変更して
いる。

しかし、転送段の段数ｎを変えるためには、該電荷転送
装置を最初から作り直さなければならず、不利不便であ
るという問題点があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点のうち、構
造を変更することなく、絶対遅延時間の変更ができない
点について解決した電荷転送装置を提供するものである
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前記問題点を解決するために、半導体基板と、
この半導体基板の表面に形成された不純物領域と、この
不純物領域上に絶縁膜を介して設けられクロック信号の
印加により前記不純物領域内における信号電荷の蓄積お
よび転送を制御する複数の転送電極とを備えた電荷転送
装置において、前記クロック信号の低レベルと高レベル
の中間に位置する直流電圧を設定する電圧設定手段を設
け、前記複数の転送電極の一部に、前記クロック信号に
代えて前記直流電圧を印加すると共に、該転送電極に隣
接する転送電極に、前記直流電圧に応じた極性の前記ク
ロック信号を印加するようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、以上のように電荷転送装置を構成した
ので、直流電圧が印加される転送電極は電荷転送に関与
せず、単に両サイドの転送電極の橋渡し的な働きをする
。そのため、遅延時間に応じた数と位置の転送段に直流
電圧を印加することにより、構造を変えることなく、遅
延時間の調整が行える。したがって前記問題点を除去で
きるのである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すもので、電荷転送装置
の一つであるＮチャンネル形ＣＣＤレジスタの構成図が
示されている。なお、従来の第２図中の要素と同一の要
素には同一の符号が付されている。

このＣＣＤレジスタは、２相シングルチヤンネルの埋込
チャンネル形のものであり、従来のものと異なる点は、
電圧設定手段として例えば基準電圧発生器２０が設けら
れ、この基準電圧発生器２０から出力される直流電圧Ｖ
ｒが転送電極５−２．５−４に印加され、しかも転送電
極５−３にクロック信号φ１でなくφ２が供給される配
線構造になっている点である。

ここで、直流電圧Ｖｒのレベルは、クロック信号φ１．
φ２の低レベルφＩＬ、φ２Ｌより大きく、高レベルφ
ＩＨ，φ２Ｈよりも小さな値に設定されている。

次に第５図を参照しつつ動作を説明する。なお、第５図
はクロック信号及び直流電圧Ｖｒの印加によって各転送
電極５−１〜５−６下に生じる転送領域のポテンシャル
井戸と信号電荷Ｑの流れを示す図である。

２相りロック信号φｌ、φ２の低レベルφＩＬ。

φ２Ｌと高レベルφＩＨ，φ２Ｈに応じて転送電極５−
１゜５−３．５〜５．５−８下にポテンシャル井戸が誘
起され、信号電荷ＱがそのＮ植および転送が制御される
。ここで、転送電極５−２．５−４には直流電圧Ｖｒが
印加されるため、その転送電極５−２．５−４下のポテ
ンシャルは転送電極５−３．５−４下のポテンシャルよ
りも高い。そのため、転送電極５−２．５−４はその下
に信号電荷Ｑが蓄積されず、転送電極として働かず、単
に信号電荷Ｑの橋渡しとして機能する。

従って（１）式における転送段は（ｎ−２）段となり、
これによって絶対遅延時間の短縮化が計れる。

なお、転送電極５−２．５−４に印加する直流電圧Ｖｒ
の値は、クロック信号φｌ、φ２の低レベルφＩＬ、φ
２Ｌよりも大きいため、該転送電極５−２゜５−４下に
おいて信号電荷Ｑが逆流することなく。

第１図の右方向へ円滑に転送される。

本実施例では、転送電極５−１〜５−６の一部５−２゜
５−４に、クロック信号φ１．φ２に代え、直流電圧Ｖ
ｒを印加して電荷転送に関与させないようにしたので、
配線の変更のみで、簡単に、絶対遅延時間を短縮できる
という利点がある。この際、直。

流電圧Ｖｒを印加する転送電極の位置や数は、調整すべ
き遅延時間に応じて適宜選定すればよい。

本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形が可能
である。その変形例として例えば次のようなものがある
。

■　第１図の装置は２相駆動形であるが、これを単相、
３相、４相、あるいはデュアルチャンネル形等に変形し
ても、上記実施例と同様の利点が得られる。

■　半導体基板１をＮ形、不純物領域２をＰ形、低濃度
不純物領域３−１〜３−６をに形等に変形することも可
能である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、転送電極
の一部に、クロック信号に代えて直流電圧を印加し、そ
の電極を電荷転送に関与させないようにしたので、配線
構造を変えるのみで、簡単、かつ的確に絶縁遅延時間の
調整が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電荷転送装置の構成図、
第２図は従来の電荷転送装置の構成図、第３図は第２図
におけるクロック信号の波形図、第４図は第２図におけ
るポテンシャル井戸の分布状態図、第５図は第１図にお
けるポテンシャル井戸の分布状態図である。 １・・・半導体基板、　　２・・・不純物望域、　３−
１〜３−６・・・低濃度不純物望域、　４・・・絶縁膜
、　５−１〜５−６・・・転送電極、　２０・・・基準
電圧発生器（電圧設定手段）、　φｌ、φ２・・・クロ
ック信号、Ｖｒ・・・直流電圧。 出願人　代理人　　柿　　本　　恭　　酸第２図のつロ
ウ９信弓じ９１４図 第３図 第２図のボテ″）″）マル井戸分布状顧図第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板と、この半導体基板の表面に形成された不純
   物領域と、この不純物領域上に絶縁膜を介して設けられ
   クロック信号の印加により前記不純物領域内における信
   号電荷の蓄積および転送を制御する複数の転送電極とを
   備えた電荷転送装置において、 前記クロック信号の低レベルと高レベルの中間に位置す
   る直流電圧を設定する電圧設定手段を設け、 前記複数の転送電極の一部に、前記クロック信号に代え
   て前記直流電圧を印加すると共に、該転送電極に隣接す
   る転送電極に、前記直流電圧に応じた極性の前記クロッ
   ク信号を印加することを特徴とする電荷転送装置。