JPS6249653A - Charge transfer device - Google Patents

Charge transfer device

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Publication number
JPS6249653A
JPS6249653A JP60188681A JP18868185A JPS6249653A JP S6249653 A JPS6249653 A JP S6249653A JP 60188681 A JP60188681 A JP 60188681A JP 18868185 A JP18868185 A JP 18868185A JP S6249653 A JPS6249653 A JP S6249653A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
transfer
register
charge
signal charge
Prior art date
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Pending
Application number
JP60188681A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Egawa
佳孝 江川
Yukio Endo
幸雄 遠藤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60188681A priority Critical patent/JPS6249653A/en
Publication of JPS6249653A publication Critical patent/JPS6249653A/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 improve the transfer efficiency as well as to stabilize the quantity of signal charge of the titled device by a method wherein a plurality of the second transfer electrodes, the switching of which is controlled independently, are provided adjoining the different side of the first transfer electrodes with which the signal charge sent from a charge transfer part is transferred. CONSTITUTION:The signal charge of each color photoelectrically converted by a two-dimensionally arranged photosensitive part Pij passes through a vertical read-out resistor Ci, then passes through a horizontal read-out resistor H, and is sent to a signal separation resistor S. The signal separation resistor S has as many branch-transfer electrodes, which are exclusively used for branching of signal charge, as are required for branching the signal charge, and a transfer electrode in the former stage of the transfer electrode are used commonly. The pulse exclusively used for signal separation is applied to the gates SGR, SGG and SGB of each branch-transfer electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体基板に連続して配列された信号電荷転送
部で信号電荷を分岐することが出来る電荷転送部に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a charge transfer section that is continuously arranged on a semiconductor substrate and is capable of branching signal charges.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

固体撮像素子は家庭用カラービデオカメラとして使われ
始めている。そして家庭用カラービデオカメラが望まれ
る条件の一つに、小形化・低価格化がある。そこで、信
号処理回路の色分離l路の部分を素子に盛り込むことに
よって、電気部品の削減ができる。そのためカメラの小
形化・低価格化ができる。
Solid-state image sensors are beginning to be used in home color video cameras. One of the desirable conditions for a color video camera for home use is a reduction in size and price. Therefore, by incorporating the color separation L path portion of the signal processing circuit into the element, the number of electrical components can be reduced. Therefore, cameras can be made smaller and cheaper.

第6図はインターライン転送形CODに色分離回路を盛
り込んだ従来の構成図である。
FIG. 6 is a conventional configuration diagram in which a color separation circuit is incorporated into an interline transfer type COD.

Pij (”’1s 2、・・・* M、J=l+ 2
、・・・、 N)は二次元配列された感光部、その感光
部のRは赤色、Gは緑色、Bは青色の信号が分岐できる
ように、垂直方向がすべて同じ色のストライプ形色フィ
ルタが形成されている。
Pij (”'1s 2,...* M, J=l+ 2
,..., N) is a two-dimensional array of photosensitive parts, and the photosensitive parts are striped color filters that are all the same color in the vertical direction so that the R, G, and B blue signals can be branched. is formed.

そして、Ciは垂直読出しレジスタ、Hは水平読出しレ
ジスタ、Sは信号分岐レジスタである。
Further, Ci is a vertical read register, H is a horizontal read register, and S is a signal branch register.

感光部で光電変換されたそれぞれの色の信号電荷R,G
SBは垂直読出しレジスタCiを通り、水平読出しレジ
スタHを通り、信号分岐レジスタSでそれぞれ几、GS
B信号に分離された後、通常のフローティングディフュ
ージョンアンプ(FD人)法により信号′電荷が検知さ
れ、出力アンプAR人G、ABにて出力端子へ出力され
る。
Signal charges R and G of each color photoelectrically converted in the photosensitive area
SB passes through the vertical read register Ci, passes through the horizontal read register H, and passes through the signal branch register S to 几 and GS, respectively.
After being separated into the B signal, the charge of the signal ' is detected by the normal floating diffusion amplifier (FD) method, and is outputted to the output terminal by the output amplifiers AR, G and AB.

垂直読出しレジスタCiはφv1、φv2、φ■1、φ
■4の4転送電極からなる4相の駆動を行なっている。
Vertical read register Ci has φv1, φv2, φ■1, φ
(4) 4-phase drive consisting of 4 transfer electrodes is performed.

水平読出しレジスタHはφH8、φH,の2相の駆動を
行なっている。
The horizontal read register H performs two-phase driving of φH8 and φH.

第7図はタイミングチャートと信号分岐された出力信号
を示す。水平読み出しパルスφH1、φ鴇は互に反転し
た2相のパルスで、信号分岐パルスSGは水平読出しパ
ルスφH,、φ)i、の1/3周期となる。リセットゲ
ートパルスKGは水平転送パルスφH1と同相のパルス
である。まず11時では、水平CCDレジスタHから、
RlGSBの色信号が一組信号分岐しジスタSまで読出
されている。
FIG. 7 shows a timing chart and branched output signals. The horizontal read pulses φH1 and φ) are mutually inverted two-phase pulses, and the signal branch pulse SG has a period of 1/3 of the horizontal read pulses φH, φ)i. The reset gate pulse KG is a pulse having the same phase as the horizontal transfer pulse φH1. First, at 11 o'clock, from horizontal CCD register H,
The color signals of RlGSB are branched into one set of signals and read out to the register S.

t、時では、SGパルスがHレベルとなりそれぞれのレ
ジスタへ転送される。1.時では、次の転送電極である
信号分岐レジスタSのφH81!極へそれぞれの信号が
転送される。14時では、凡の信号電荷はアウトプット
ゲートOGをへて、フローティングディフュージョンF
Dによって信号電荷が検知され出力アンプARにて出力
端子08Rより出力される。同様にGの信号電荷、Bの
信号電荷を順次転送してGの信号はt6、凡の信号はt
、時点に各端子O8G、O8B より出力される。
At time t, the SG pulse becomes H level and is transferred to each register. 1. At this time, φH81! of the signal branch register S which is the next transfer electrode! The respective signals are transferred to the poles. At 14 o'clock, the ordinary signal charge passes through the output gate OG and enters the floating diffusion F.
A signal charge is detected by D and outputted from output terminal 08R by output amplifier AR. Similarly, the G signal charge and the B signal charge are transferred sequentially, and the G signal is at t6, and the ordinary signal is at t6.
, output from each terminal O8G, O8B at the time.

この構造では、色フィルタ配列が3色−組のストライプ
形フィルタに限定され、モザイク形フィルタに適用でき
ない欠点がある。また、信号分離レジスタを設けたため
に、転送段数が多くなり、また転送路長が長くなって転
送効率が劣化する。
This structure has the drawback that the color filter arrangement is limited to stripe-type filters of three color sets, and cannot be applied to mosaic-type filters. Further, since the signal separation register is provided, the number of transfer stages increases, and the length of the transfer path increases, resulting in deterioration of transfer efficiency.

さらに、信号分離レジスタ内でG信号用とB信号用のレ
ジスタが分岐しているため、Gの信号電荷は、B信号の
分岐点に電荷が取り残され、信号量が減少する。又、凡
の信号電荷は、B信号の分岐点にとG信号の分岐点に電
荷が取り残され、さらに信号量が減少する。逆にBの信
号電荷は、取り残されたGの信号電荷と凡の信号電荷が
加えられるため、増加する。このために’R,GSBの
色再現性が劣化する欠点があった。
Furthermore, since the G signal and B signal registers are branched in the signal separation register, the G signal charge is left behind at the B signal branch point, and the signal amount decreases. Further, in the case of ordinary signal charges, charges are left behind at the branch points of the B signal and the branch points of the G signal, and the signal amount further decreases. Conversely, the B signal charge increases because the G signal charge left behind and the ordinary signal charge are added. For this reason, there was a drawback that the color reproducibility of 'R and GSB deteriorated.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は従来の欠点であった転送効率の改善と、信号
電荷量の安定化、さらに、モザイク形フィルタが適用す
ることのできる信号分岐レジスタを提供することを目的
とする。
It is an object of the present invention to improve the transfer efficiency, which has been a drawback of the prior art, to stabilize the amount of signal charge, and to provide a signal branching register to which a mosaic type filter can be applied.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、−次元もしくは二次元的に感光画素が配列さ
れた感光部、信号電荷の転送部を有する固体撮像素子に
おいて、この転送レジスタは、信号電荷を分岐する構造
を有する。この信号分岐レジスタは、分岐する数だけ専
用の分岐転送電極があり、分岐ゲートの前段の転送電極
は共通になっている。そして、感光部の色フィルタの配
列に応じたそれぞれの分岐ゲートパルスを印加すること
によって、信号電荷を分岐できるようにした信号分岐レ
ジスタである。
The present invention provides a solid-state image pickup device having a photosensitive section in which photosensitive pixels are arranged in a -dimensional or two-dimensional manner, and a signal charge transfer section, in which the transfer register has a structure for branching signal charges. This signal branch register has branch transfer electrodes dedicated to the number of branches, and the transfer electrodes at the stage before the branch gates are common. The register is a signal branch register that can branch signal charges by applying branch gate pulses corresponding to the arrangement of color filters in the photosensitive section.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明を適用することによって、従来問題であった転送
効率が改善され、それぞれの色信号の電荷量が安定に得
られることによって、微少の信号電荷が転送できるため
、入射光量が少なくても出画するカメラができる。又、
1品種の素子で、自由な色フィルタの選択ができるため
、ユーザ一対応の効草化がはかれ、さらに各種色フィル
タの検討が容易に実現できる。
By applying the present invention, the transfer efficiency, which was a problem in the past, has been improved, and by stably obtaining the amount of charge for each color signal, it is possible to transfer minute signal charges, so even if the amount of incident light is small, it can be output. You can create a camera that takes pictures. or,
Since it is possible to freely select color filters using one type of device, it is possible to make the system more effective for each user, and furthermore, it is possible to easily consider various color filters.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は、本発明をR赤、0輪、B(至)のストライプ
形色フィルタのインターライン転送形CODに実施した
一例を示している。
FIG. 1 shows an example in which the present invention is implemented in an interline transfer type COD of R-red, 0-ring, and B (to) striped color filters.

Pij (i=1.2、・・・、M、j=1.2、・・
・N)は二次元配列された感光部、その感光部のRは赤
色信号、Gは緑色信号、Bは青色信号を光電変換するた
めのストライプ色フィルタが形成されている。そして、
Ciは、垂直読出しレジスタ、Hは水平読出しレジスタ
Sは信号分離レジスタである。
Pij (i=1.2,..., M, j=1.2,...
・N) is a two-dimensional array of photosensitive parts, R of the photosensitive parts is a red signal, G is a green signal, and B is a striped color filter for photoelectrically converting a blue signal. and,
Ci is a vertical read register, H is a horizontal read register and S is a signal separation register.

感光部で光電変換されたそれぞれの色の信号電荷R,S
o、Bは垂直読出しレジスタCiを通り、水平読出しレ
ジスタHを通り、信号分離レジスタSでそれぞれR,、
G、B信号に色分離され出力アンブAR,人a、ABに
て出力端子へ出力される。
Signal charges R and S of each color photoelectrically converted in the photosensitive part
o, B pass through the vertical read register Ci, pass through the horizontal read register H, and pass through the signal separation register S to R, , , respectively.
The signals are separated into G and B signals and outputted to output terminals by output amplifiers AR, A, and AB.

垂直読出しレジスタCiはφ■1、φv1、φ■8、φ
v4の4転送電極からなる。4相の駆動を行ない、水平
読出しレジスタHはφH1、φH2の2相の駆動を行な
っている。又、信号分離レジスタSには、信号分離専用
の8()R,80G、 8GB  のパルスを印加する
Vertical read register Ci is φ■1, φv1, φ■8, φ
Consists of 4 transfer electrodes of v4. Four-phase driving is performed, and horizontal read register H performs two-phase driving, φH1 and φH2. Further, pulses 8()R, 80G, and 8GB dedicated for signal separation are applied to the signal separation register S.

第2図にそのパルスと信号分離された出力信号を示す。FIG. 2 shows the pulse and the separated output signal.

水平読出しパルスφH1、φH8は互に反転した2相の
パルスで、信号分離パルス5GRSSGG。
The horizontal read pulses φH1 and φH8 are mutually inverted two-phase pulses, and are signal separation pulses 5GRSSGG.

8GB  は、水平読出しパルスφH1、φH1の1/
3周期で、それぞれ5GRS8GGSSGBは60’ず
つ位相の異なったパルスを印加する。リセットゲートパ
ルスKGは、水平読出しパルスφH1と同じ周期のパル
スを印加することによって、出力アンプの出力端子08
R,08G、O8Bより、それぞれR,G。
8GB is horizontal read pulse φH1, 1/1 of φH1.
In three cycles, 5GRS8GGSSGB applies pulses with different phases by 60'. The reset gate pulse KG is applied to the output terminal 08 of the output amplifier by applying a pulse having the same period as the horizontal readout pulse φH1.
R, G from R, 08G, O8B, respectively.

B信号に分離され、位相が600J%なった出力信号が
得られる。
The output signal is separated into the B signal and has a phase of 600 J%.

本発明では、信号分離レジスタSに信号分離専用のゲー
ト8GR,8GGS8GBを設け、分離前のゲートを共
通にすることによって、信号分離レジスタS内の位相合
わせ用のダミイーの転送レジスタが無い。さらに転送レ
ジスタの途中で信号を分離しないため、転送効率の良い
RlG、B色信号が得られる。
In the present invention, the signal separation register S is provided with gates 8GR, 8GGS, and 8GB dedicated to signal separation, and the gates before separation are made common, thereby eliminating the need for a dummy transfer register for phase matching in the signal separation register S. Furthermore, since the signals are not separated in the middle of the transfer register, RlG and B color signals with high transfer efficiency can be obtained.

第3図は、モザイク形色フィルタをインターライン転送
形CODに実施した一例を示している。
FIG. 3 shows an example in which a mosaic color filter is implemented in an interline transfer type COD.

色フイルタ以外はすべて第1図と同じ構造になっている
ため説明を省略する。
Since everything except the color filters has the same structure as in FIG. 1, the explanation will be omitted.

第4図に、信号分離パルス8GR,SGa、SGBと出
力信号を示す。
FIG. 4 shows the signal separation pulses 8GR, SGa, SGB and output signals.

信号分離パルスSGGは、水平転送パルスφH1、φH
1のl/2周期のパルス、8GRパルスとSGBパルス
は、l水平期間毎にパルスの有無が切換る◎周期はSG
aパルスと同じで、位相が180°異なっている。この
3つの信号分離パルス8GGS8G:R。
The signal separation pulse SGG is the horizontal transfer pulse φH1, φH
The pulse of 1/2 period, 8GR pulse and SGB pulse, the presence or absence of the pulse is switched every 1 horizontal period ◎The period is SG
It is the same as the a pulse, but the phase is 180° different. These three signal separation pulses 8GGS8G:R.

8GEを印加することによって、従来方式で分離するこ
とができなかったモザイク形色フィルタの色信号を分離
することができる。このように、色フィルタ配列に関係
なく信号分離・パルス80R,SGG。
By applying 8GE, the color signals of the mosaic color filter, which could not be separated using the conventional method, can be separated. In this way, signal separation/pulse 80R, SGG regardless of the color filter arrangement.

8GBを色フィルタ配列に合ったパルスにすることによ
って全ての色フィルタ配列を分離することができる特長
がある。
It has the advantage that all color filter arrays can be separated by using 8GB as a pulse that matches the color filter array.

第5図を使ってその他の応用例について説明する。Other application examples will be explained using FIG.

例えば、出力アンプのA1、人1、A、の周波数帯域特
性を異なった値に設定しておくことによって、分岐ゲー
) SGの選択によって異なった周波数帯域特性を選択
することができる。
For example, by setting the frequency band characteristics of the output amplifiers A1, Person 1, and A to different values, different frequency band characteristics can be selected by selecting the branch game (SG).

又、出力アンプのA、 、A、 、A、の利得を異なっ
た値に設定しておくことによって、分肢ゲー)8Gの選
択によって異なった利得を選択することができる。又、
分岐する数に制限はない。
Also, by setting the gains of the output amplifiers A, , A, , A to different values, different gains can be selected depending on the selection of the limb game) 8G. or,
There is no limit to the number of branches.

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

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図はその動作
を説明するためのタイミングチャートと出力信号図、第
3図は本発明の応用例の構成図、第4図はその動作を説
明するためのタイミングチャートと出力信号図、第5図
はその他の応用例を説明するための構成図、第6図は従
来の構成図、第7図はそのタイミングチャートと出力信
号図である。 図において S・・・信号分岐レジスタ、H・・・水平読出しレジス
タ、OG・・・アウトプットゲート、FD・・クローテ
ィングディフュージョン、 8Git、5(3G、SGB、SG1、SG、 、SG
、 、SG・・・信号分肢ゲート、 ARSAeSAB、 A、 、A、 、A、・・・出力
アンプ、φH1、φH1・・・水平読出しレジスタ転送
パルス1o 81% OS 0% 08 B s o 
ss 、o S2、O8,H・・CODの信号出力端子
、 R・・・赤色信号、G・・・緑色信号、B・・・青色信
号。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同      竹  花  喜久男 O19SGm 第1図 O19St;B 第3図
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a timing chart and output signal diagram for explaining its operation, Fig. 3 is a block diagram of an application example of the present invention, and Fig. 4 is its A timing chart and an output signal diagram to explain the operation, Figure 5 is a configuration diagram to explain other application examples, Figure 6 is a conventional configuration diagram, and Figure 7 is its timing chart and output signal diagram. be. In the figure, S...Signal branch register, H...Horizontal read register, OG...Output gate, FD...Cloating diffusion, 8 Git, 5 (3G, SGB, SG1, SG, ,SG
, , SG... Signal limb gate, ARSAeSAB, A, , A, , A,... Output amplifier, φH1, φH1... Horizontal read register transfer pulse 1o 81% OS 0% 08 B s o
ss, o S2, O8, H... Signal output terminal of COD, R...Red signal, G...Green signal, B...Blue signal. Agent Patent Attorney Nori Ken Yudo Takehana Kikuo O19SGm Figure 1 O19St; B Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上に電荷転送部とこの電荷転送部に接続され
た信号分岐部とを備え、この信号分岐部は電荷転送部か
らの信号電荷を転送する第1の転送電極と、この転送電
極の異なる辺に夫々隣接し、開閉が独立に制御される複
数の第2の転送電極から成る事を特徴とする電荷転送装
置。
A charge transfer section and a signal branch section connected to the charge transfer section are provided on a semiconductor substrate, and the signal branch section includes a first transfer electrode that transfers signal charges from the charge transfer section, and a first transfer electrode that transfers signal charges from the charge transfer section. A charge transfer device comprising a plurality of second transfer electrodes adjacent to each side and whose opening and closing are independently controlled.
JP60188681A 1985-08-29 1985-08-29 Charge transfer device Pending JPS6249653A (en)

Priority Applications (1)

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JP60188681A JPS6249653A (en) 1985-08-29 1985-08-29 Charge transfer device

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JP60188681A JPS6249653A (en) 1985-08-29 1985-08-29 Charge transfer device

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JP (1) JPS6249653A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01132287A (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Canon Inc Color image pickup element
JPH04256292A (en) * 1991-02-08 1992-09-10 Sharp Corp Solid-state image pickup device
US6310369B1 (en) * 1992-03-04 2001-10-30 Sony Corporation Charge-to-voltage converter with adjustable conversion factor
JP2007221457A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Fujifilm Corp Two branch output solid state image sensor and imaging apparatus
JP2008017532A (en) * 2007-09-21 2008-01-24 Fujifilm Corp Solid-state imaging device with two-way branched output

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