JPS63105578A - Solid-state image pickup element and its driving method - Google Patents

Solid-state image pickup element and its driving method

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JPS63105578A
JPS63105578A JP61251191A JP25119186A JPS63105578A JP S63105578 A JPS63105578 A JP S63105578A JP 61251191 A JP61251191 A JP 61251191A JP 25119186 A JP25119186 A JP 25119186A JP S63105578 A JPS63105578 A JP S63105578A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
horizontal
shift register
ccd shift
transfer
vertical
Prior art date
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Pending
Application number
JP61251191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Nagano
永野 賢治
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS63105578A publication Critical patent/JPS63105578A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a smear component, by transferring signal charge form a horizontal CCD shift register to be scanned to a vertical CCD shift register by driving all of the horizontal CCD registers and vertical CCD shift registers. CONSTITUTION:One horizontal scanning line is not scanned for almost all the time, but, at this time, no voltage is impressed on a transfer gate electrode 4, and a horizontal/vertical transfer, gate electrode 5, and no signal charge of a photoelectric converting area 1 is read out on the horizontal CCD shift register 2, and a pseudo signal charge such as smear, etc., is transferred on the horizontal CCD shift register 2, and is blocked by a potential barrier beneath the horizontal/vertical transfer gate electrode 5, then it is accumulated in an overflow drain area 22. Since excessive charge over the charge handling capacity of the area is absorbed in a substrate by vertical type overflow drain structure, and is generated in a considerable long scanning time compared with a scanning time, it is possible to prevent the signal charge from being expanded to another picture element area. In such way, electric charge generated due to the leakage of light to a transfer part at the incident part of intensified light, etc., is diffused in the area selectively, and it is possible to suppress the smear that is one of the pseudo signal proper to the solid-state image pickup element in which a linear white part in a direction of the transfer part on a reproducing picture is generated.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体基板上に多数の光電変換領域及び各領
域の信号を取り出す手段を集積化したCCD固体撮像素
子及びその駆動方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a CCD solid-state image pickup device in which a large number of photoelectric conversion regions and means for extracting signals from each region are integrated on a semiconductor substrate, and a method for driving the same.

(従来の技術) 従来のインクライン転送CCD固体撮像素子に於いては
、二次元状に配列された光電変換領域により光電変換さ
れた信号電荷を外部へ転送する転送部は、光電変換領域
に隣接する垂直CCDシフトレジスタと該シフトレジス
タの一端に接続する水平CCDCDシフトレジスフり構
成されている。光電変換領域に蓄積された信号電荷の移
送は、フレーム蓄積モードでは垂直方向の奇数番目の光
電変換領域と偶数番目の光電変換領域とがフィールド毎
に交互に、又フィールド蓄積モードでは全光電変換領域
がフィールド毎に、垂直ブランキング期間内に全垂直C
CDシフトレジスタに於いて行なわれる。各垂直CCD
シフトレジスタに移送された信号電荷は、水平ブランキ
ング期間内に垂直方向に1列ずつ転送され、水平CCD
シフトレジスタに1走査線に相当する信号が転送される
。水平CCDシフトレジスタに転送された信号は1水平
走査期間内に水平に転送され出力回路で検出される。
(Prior art) In a conventional incline transfer CCD solid-state image sensor, a transfer section that transfers signal charges photoelectrically converted by two-dimensionally arranged photoelectric conversion regions to the outside is adjacent to the photoelectric conversion regions. A vertical CCD shift register is connected to one end of the shift register, and a horizontal CCD CD shift register is connected to one end of the shift register. In frame accumulation mode, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion area is transferred alternately between odd-numbered photoelectric conversion areas and even-numbered photoelectric conversion areas in the vertical direction, and in field accumulation mode, the signal charge is transferred to all photoelectric conversion areas in the vertical direction. is the total vertical C within the vertical blanking period for each field.
This is done in a CD shift register. Each vertical CCD
The signal charges transferred to the shift register are transferred column by column in the vertical direction within the horizontal blanking period, and are transferred to the horizontal CCD.
A signal corresponding to one scanning line is transferred to the shift register. The signal transferred to the horizontal CCD shift register is transferred horizontally within one horizontal scanning period and detected by an output circuit.

(発明が解決しようとする問題点) 固体撮像素子特有の偽信号にブルーミングとスミアがあ
る。前者は光電変換領域の内、強い光の入射部分が飽和
し生じた過剰電荷が、半導体基板を通じて隣接する電位
の井戸に拡散し再生画面上で円形の白色部が生じたり、
転送部に沿って選択的に拡散し再生画面上で該転送部方
向の線形の白色部が生じたりする現象である。後者は強
い光の入射部分に於ける転送部への光の漏れ込み等によ
って発生した電荷が該領域に選択的に拡散し再生画面上
で該転送部方向の線形の白色部が生じる現象である。プ
ルーミングは光電変換領域にオーバーフロードレイン機
構を付与することにより抑制することができる。しかし
一方スミアに関しては、従来のインクライン転送CCD
固体撮像素子に於いては信号電荷が移送される又は移送
された垂直CCDシフトレジスタの電位の井戸が強い光
の入射部分を通過する時間が長い為に該信号電荷に混入
するスミア成分を減少させることが困難であった。本発
明の目的はかかるスミアを抑制する固体撮像素子とその
簡単な駆動方法を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) Blooming and smear are false signals specific to solid-state imaging devices. In the former case, the excess charge generated when the part of the photoelectric conversion area where strong light is incident is saturated and diffuses into the adjacent potential well through the semiconductor substrate, causing a circular white area to appear on the playback screen.
This is a phenomenon in which the light is selectively diffused along the transfer section, and a linear white area in the direction of the transfer section appears on the playback screen. The latter is a phenomenon in which charges generated due to light leakage into the transfer section in the area where strong light is incident are selectively diffused into that area, and a linear white area in the direction of the transfer section appears on the playback screen. . Pluming can be suppressed by providing an overflow drain mechanism to the photoelectric conversion region. However, regarding smear, conventional incline transfer CCD
In solid-state imaging devices, it takes a long time for the signal charges to be transferred or for the potential well of the transferred vertical CCD shift register to pass through the incident portion of strong light, reducing smear components mixed into the signal charges. It was difficult. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that suppresses such smearing and a simple method for driving the same.

(問題点を解決するための手段) 本願の第1の発明が提供する手段は、 (A1)二次元状に配列された光電変換領域により光電
変換された信号電荷を外部へ転送する転送部としての、
光電変換領域に隣接する水平CCDシフトレジスタと該
シフトレジスタの一端に接続する垂直CCDシフトレジ
スタと、 (A2)水平CCDシフトレジスタ毎にこれに平行に設
けられ、−木の水平CCDシフトレジスタに接続される
各光電変換領域の信号は同時に該水平CCDCDシフト
レジスフ送することを可能とするトランスファゲート電
極と、 (A3)該トランスファゲート電極群に接続してこれら
の一部に選択的に電圧を印加して前記信号移送が行なわ
れる光電変換領域の水平列を選択することを可能とする
走査回路(以下、トランスファゲート電極走査回路と称
する)と、(A4)各水平CCDシフトレジスタ毎に設
けられた、角水平CCDシフトレジスタから垂直CCD
シフトレジスタへの転送部のゲート電極と、これらの一
部に選択的に電圧を印加して水平CCDシフトレジスタ
から垂直CCDシフトレジスタへの転送を選択的に行な
うことを可能とする走査回路(以下、それぞれ水平垂直
転送ゲート電極、水平垂直転送ゲート電極走査回路と称
する)と、 (A5)各水平CCDシフトレジスタと該水平CCDシ
フトレジスタから垂直CCDシフトレジスタへの転送部
との間に設ける縦型のオーバーフロードレイン構造を有
する領域(以下、オーバーフロードレイン領域と称する
)とを有して構成される固体撮像素子である。
(Means for Solving the Problems) The means provided by the first invention of the present application are as follows: (A1) As a transfer unit that transfers signal charges photoelectrically converted by two-dimensionally arranged photoelectric conversion regions to the outside. of,
a horizontal CCD shift register adjacent to the photoelectric conversion area and a vertical CCD shift register connected to one end of the shift register; (A3) A transfer gate electrode that enables the signals of each photoelectric conversion region to be transferred simultaneously to the horizontal CCDCD shift register; (A4) a scanning circuit (hereinafter referred to as a transfer gate electrode scanning circuit) that makes it possible to select a horizontal column of photoelectric conversion regions in which the signal transfer is performed; (A4) provided for each horizontal CCD shift register; Angular horizontal CCD shift register to vertical CCD
A scanning circuit (hereinafter referred to as a scanning circuit) that selectively applies a voltage to the gate electrode of the transfer section to the shift register and a part thereof to selectively transfer data from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register. (referred to as a horizontal/vertical transfer gate electrode and a horizontal/vertical transfer gate electrode scanning circuit, respectively); and (A5) a vertical type provided between each horizontal CCD shift register and a transfer section from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register. This is a solid-state image sensor configured to include a region having an overflow drain structure (hereinafter referred to as an overflow drain region).

本願の第2の発明が提供する手段は、上記本願の第1の
発明の固体撮像素子を駆動する方法であって、 一般に用いられている1水平走査線信号が光電変換領域
の1水平列の信号又は隣接する2水平列の信号の並列的
な和から形成され、走査する順序が連続する2水平走査
線が、1水平走査線信号が1水平列の信号から形成され
る第1の場合は一列置きの2水平列か、又は連続する2
水平列から形成され、1水平走査線信号が隣接する2水
平列の信号の並列的な和から形成される第2の場合は空
間約に速読する第1の水平列、第2の水平列、第3の水
平列、第4の水平列から形成される走査方法を採用して
おり、 (B1)垂直CCDシフトレジスタと全水平CCDシフ
トレジスタとが水平走査線の走査速度に同期した駆動速
度で常時駆動していること、 (B2)第1の場合の上記2水平列、又は第2の場合の
第1の水平列と第3の水平列、又は第2の水平列と第4
の水平列の、各2水平列間でこれらに対応するトランス
ファゲート電極に電圧を印加して光電変換領域の信号を
水平CCDシフトレジスタに移送する第1の時刻の間隔
と、該2水平列に対応する水平CCDシフトレジスタか
ら垂直CCDシフトレジスタへの転送部のゲート電極に
電圧を印加して、かかる水平CCDシフトレジスタから
垂直CCDシフトレジスタへの転送を可能な状態にする
第2の時刻の間隔とが、水平走査線群の走査する順序が
垂直CCDシフトレジスタの転送方向と同方向の場合は
それぞれ1水平走査期間に、該2水平列のうち先に走査
する水平走査線の水平列に対応する垂直CCDシフトレ
ジスタ内の位置から該2水平列のうち次に走査する水平
列に対応する垂直CCDシフトレジスタ内の位置まで垂
直CCDシフトレジスタが信号を転送するのに要する時
間を加えた時間であり、水平走査線群の走査する順序が
垂直CCDシフトレジスタの転送方向と逆方向の場合は
それぞれ1水平走査期間から、該2水平列のうち後に走
査する水平走査線の水平列に対応する垂直CCDシフト
レジスタ内の位置から該2水平列のうち先に走査する水
平走査線の水平列に対応する垂直CCDCDシフトレジ
スフ位置まで垂直CCDシフトレジスタが信号を転送す
るのに要する時間を差し引いた時間であること、 (B3)各水平走査線に対応する第2の時刻が第1の時
刻と同時であるか、1水平ブランキング期間以下の或一
定の時間で先行すること、(B4)加えて第2の場合に
於いては、第1の水平列又は第3の水平列の第1の時刻
と第2の時刻がそれぞれ第2の水平列、第4の水平列の
かかる2時刻に対して、水平走査線群の走査する順序が
垂直CCDシフトレジスタの転送方向と同方向の場合に
は第1の水平列と第2の水平列に対応する各垂直CCD
シフトレジスタ内の位置間又は第3の水平タリと第4の
水平列に対応する各垂直CCDシフトレジスタ内の位置
間を垂直CCDシフトレジスタが信号を転送するのに要
する時間だけ先行し、水平走査線群の走査する順序が垂
直CCDシフトレジスタの転送方向と逆方向の場合には
該時間だけ遅延していることを特徴とする。
The means provided by the second invention of the present application is a method for driving the solid-state image sensor of the first invention of the present application, in which one generally used horizontal scanning line signal corresponds to one horizontal column of the photoelectric conversion area. In the first case, where two horizontal scanning lines are formed from a parallel sum of signals or signals of two adjacent horizontal columns and whose scanning order is consecutive, one horizontal scanning line signal is formed from the signals of one horizontal column. 2 horizontal rows every other row or 2 consecutive rows
In the second case, one horizontal scan line signal is formed from the parallel sum of the signals of two adjacent horizontal columns, the first horizontal column, the second horizontal column, and the second horizontal column is formed from a horizontal column. , a third horizontal column, and a fourth horizontal column. (B1) The driving speed of the vertical CCD shift register and all horizontal CCD shift registers is synchronized with the scanning speed of the horizontal scanning line. (B2) The above two horizontal rows in the first case, or the first horizontal row and the third horizontal row, or the second horizontal row and the fourth horizontal row in the second case.
a first time interval at which a voltage is applied to the corresponding transfer gate electrode between each two horizontal columns to transfer the signal of the photoelectric conversion region to the horizontal CCD shift register; a second time interval in which a voltage is applied to the gate electrode of the transfer section from the corresponding horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register to enable transfer from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register; If the scanning order of the horizontal scanning line group is the same as the transfer direction of the vertical CCD shift register, each horizontal scanning period corresponds to the horizontal scanning line that is scanned first among the two horizontal columns. The time required for the vertical CCD shift register to transfer the signal from the position in the vertical CCD shift register corresponding to the horizontal column to be scanned next of the two horizontal columns. Yes, and if the scanning order of the horizontal scanning line group is in the opposite direction to the transfer direction of the vertical CCD shift register, from one horizontal scanning period, the vertical scanning line corresponding to the horizontal scanning line to be scanned later among the two horizontal columns. This is the time obtained by subtracting the time required for the vertical CCD shift register to transfer a signal from the position in the CCD shift register to the vertical CCD shift register position corresponding to the horizontal column of the horizontal scanning line scanned first among the two horizontal columns. (B3) the second time corresponding to each horizontal scan line is either simultaneous with the first time or precedes the first time by a certain amount of time that is less than or equal to one horizontal blanking period; In this case, the first time and the second time in the first horizontal column or the third horizontal column are horizontally When the scanning order of the scanning line group is the same as the transfer direction of the vertical CCD shift register, each vertical CCD corresponding to the first horizontal column and the second horizontal column
Horizontal scanning is performed by the time required for the vertical CCD shift register to transfer signals between locations in the shift register or between locations in each vertical CCD shift register corresponding to the third horizontal tally and the fourth horizontal column. It is characterized in that when the scanning order of the line group is in the opposite direction to the transfer direction of the vertical CCD shift register, it is delayed by the corresponding time.

(作用) トランスファゲート電極走査回路によって、走査する光
電変換領域の水平列に対応するトランスファゲート電極
のみに電圧を印加し、該光電変換領域の水平列の信号電
荷のみを対応する水平CCDシフトレジスタに移送し、
水平垂直転送ゲート電極走査回路によって各水平CCD
シフトレジスタ毎に設けた水平垂直転送ゲート電極群の
内、前記水平列に対応する該ゲート電極のみに電圧を印
加し、かかる水平CCDシフトレジスタから垂直CCD
シフトレジスタへの転送のみを選択的に行なえる状1m
にし、全水平CCDシフトレジスタと垂直CCDシフト
レジスタとの駆動によって、走査する水平CCDシフト
レジスタから垂直CCDシフトレジスタへの転送を行な
う。
(Function) The transfer gate electrode scanning circuit applies a voltage only to the transfer gate electrode corresponding to the horizontal row of photoelectric conversion regions to be scanned, and transfers only the signal charge of the horizontal row of the photoelectric conversion region to the corresponding horizontal CCD shift register. transport,
Each horizontal CCD is controlled by a horizontal/vertical transfer gate electrode scanning circuit.
Among the horizontal and vertical transfer gate electrode groups provided for each shift register, a voltage is applied only to the gate electrode corresponding to the horizontal column, and the horizontal CCD shift register is transferred from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD.
1m in which only transfer to the shift register can be performed selectively
Then, by driving all the horizontal CCD shift registers and the vertical CCD shift register, transfer from the scanning horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register is performed.

かような動作によって、まず第一に、信号電荷が移送さ
れる又は移送された水平CCDシフトレジスタの電位の
井戸が強い光の入射部分を通過する時間を従来の方法よ
りも道かに短縮することができ該信号電荷に混入するス
ミア成分を際だって減少させることができる。即ち従来
の方法ではスミアを発生するような強い光の入射部分の
転送方向即ち垂直方向の画素数をn個とすると、信号電
荷が移送される又は移送された垂直CCDCDシフトレ
ジスフ位の井戸が強い光の入射部分を通過する時間は、 水平走査期間×n であるのに対して、本発明では水平方向の有効画素数を
N固、スミアを発生するような強い光の入射部分の転送
方向即ち水平方向の画素数をn個とすると、信号電荷が
移送される又は移送きれた水平CCDシフトレジスタの
電位の井戸が強い光の入射部分を通過する時間は概略的
に、 水平走査期間X n / N であり、従来の方式に比べて水力式のスミアの強度はお
およそ水平方向の有効画素数分の−となる。現在、水平
方向の有効画素数はおおよそB00程度以上であるから
、これによってスミアの強度は際だって減少する。
Such an operation first of all significantly reduces the time it takes for the potential well of the horizontal CCD shift register, in which the signal charge is transferred or has been transferred, to pass through the incident part of the intense light, compared to conventional methods. Therefore, the smear component mixed into the signal charge can be significantly reduced. In other words, if the number of pixels in the transfer direction, that is, in the vertical direction, of the incident part of strong light that would cause smear in the conventional method is n, then the well at the vertical CCDCD shift register where the signal charge is transferred or transferred will be affected by the strong light. The time it takes for light to pass through the incident area is horizontal scanning period x n.In contrast, in the present invention, the number of effective pixels in the horizontal direction is fixed to N, and the transfer direction of the incident area of strong light that causes smear, that is, the horizontal scanning period, is Assuming that the number of pixels in the direction is n, the time it takes for the potential well of the horizontal CCD shift register in which the signal charge is transferred or has been transferred to pass through the incident part of strong light is approximately the horizontal scanning period X n /N. Compared to the conventional method, the strength of the hydraulic smear is approximately - the number of effective pixels in the horizontal direction. Currently, the number of effective pixels in the horizontal direction is about B00 or more, so this significantly reduces the intensity of smear.

また前記動作による第二の作用として、走査されない水
平CCDシフトレジスタにも生じるスミア成分の電荷を
、各水平CCDシフトレジスタ毎に設けるオーバーフロ
ードレイン領域に転送する。これによって、垂直ブラン
キング期間分の垂直方向の画素数も含めた垂直の画素数
をM個とすると、水平走査期間X(M−1) という長い期間にわたって生じるスミア成分の電荷の内
、該領域の信号電荷取扱い能力を越える過剰電荷を縦型
のオーバーフロードレインを通じて基板に吸収すること
ができる。
As a second effect of the above operation, charges of smear components also generated in the horizontal CCD shift registers that are not scanned are transferred to the overflow drain region provided for each horizontal CCD shift register. As a result, if the number of vertical pixels including the number of pixels in the vertical direction for the vertical blanking period is M, then among the charges of the smear component generated over a long period of horizontal scanning period Excess charge exceeding the signal charge handling capacity of the substrate can be absorbed into the substrate through the vertical overflow drain.

一般に用いられている走査方法には、走査する順序が連
続する2水平走査線が一列置きの水平走査線である方式
としては、1水平走査腺信号が光電変換領域の1水平の
信号から形成されるフィールド蓄積モード・インターレ
ース走査方式や、1水平列走査腺信号が光電変換領域の
隣接する2水平列の信号の並列的な和から形成されるフ
レーム蓄積モード・インターレース走査方式が有り、走
査する順序が連続する2水平走査線が連続する2水平列
から形成される方式としてノンインターレース走査方式
が有る。フレーム蓄積モード・インターレース走査方式
は空間的に連続する第1の水平列、第2の水平列、第3
の水平列、第4の水平列から形成される。1水平走査線
信号が光電変換領域の1水平列の信号から形成されるフ
ィールド蓄積モード・インターレース走査方式やノンイ
ンターレース走査方式が前記、特許請求の範囲又は問題
点を解決する為の手段で述べた第1の場合、1水平走査
線信号が光電変換領域の隣接する2水平列の信号の並列
的な和から形成されるフレーム蓄積モード・インターレ
ース走査方式が前記、特許請求の範囲又は問題点を解決
する為の手段で述べた第2の場合となる。前記、問題点
を解決する為の手段(Bl)(B2)により各光電変換
領域から蓄積時間の等しい信号を、通常のテレビジョン
の映像信号と同一の時系列形式で取出すことができる。
Generally used scanning methods include one in which two consecutive horizontal scanning lines are scanned every other horizontal scanning line, and one horizontal scanning signal is formed from one horizontal signal in the photoelectric conversion area. There is a field accumulation mode/interlaced scanning method in which one horizontal row scanning signal is formed from the parallel sum of two adjacent horizontal rows of signals in the photoelectric conversion area, and the scanning order is There is a non-interlaced scanning method in which two consecutive horizontal scanning lines are formed from two consecutive horizontal columns. The frame accumulation mode/interlaced scanning method uses spatially consecutive first horizontal row, second horizontal row, and third horizontal row.
horizontal row, and a fourth horizontal row. The field accumulation mode interlaced scanning method and non-interlaced scanning method in which one horizontal scanning line signal is formed from the signal of one horizontal column of the photoelectric conversion area are described in the claims or means for solving the problem. In the first case, a frame accumulation mode interlaced scanning system in which one horizontal scanning line signal is formed from the parallel sum of the signals of two adjacent horizontal columns of the photoelectric conversion area solves the scope of the claims or problems described above. This is the second case mentioned in the section on the means for doing so. By means (Bl) and (B2) for solving the problems described above, it is possible to extract signals having the same accumulation time from each photoelectric conversion area in the same time series format as a normal television video signal.

即ち各水平走査線信号が出力部に到達するまでに垂直C
CDシフトレジスタで生じる各水平走査線信号の転送時
間差を補正して、テレビジョン側で要求される映像信号
と同じ長さの水平走査線信号期間と水平ブランキング期
間にすることができる。さて前記、問題点を解決する為
の手段(B1)に述べたように全水平シフトレジスタは
常時駆動し、光電変換領域から請み出された信号を転送
していない時は、水平CCDシフトレジスタに生じるス
ミア等の偽信号電荷をオーバーフロードレイン領域に転
送し該領域の信号電荷取扱い能力を超える過剰電荷を縦
型のオーバーフロードレインにより基板に吸収し偽信号
電荷が他画素領域に拡散することを助士することができ
るが、該領域の信号電荷取扱い能力を超えない偽信号電
荷は該領域に残存しており、これは光電変換領域から信
号を読み出して垂直CCDシフトレジスタへ転送する時
に障害となる。そこで前記、問題点を解決する為の手段
(B3)は、該残存偽信号電荷を水平ブランキング期間
内に垂直CCDシフトレジスタを通して外部に転送し後
の信号処理により除去する事を可能とするものである。
That is, by the time each horizontal scanning line signal reaches the output section, the vertical C
By correcting the transfer time difference between each horizontal scanning line signal that occurs in the CD shift register, it is possible to make the horizontal scanning line signal period and the horizontal blanking period the same length as the video signal required by the television. Now, as mentioned above in the means for solving the problem (B1), all the horizontal shift registers are driven all the time, and when the signals extracted from the photoelectric conversion area are not transferred, the horizontal CCD shift register Transfers false signal charges such as smear generated in the overflow drain region to the overflow drain region, absorbs excess charges exceeding the signal charge handling capacity of the region into the substrate by the vertical overflow drain, and prevents the false signal charges from spreading to other pixel regions. However, false signal charges that do not exceed the signal charge handling capacity of the region remain in the region, and this becomes an obstacle when reading out the signal from the photoelectric conversion region and transferring it to the vertical CCD shift register. Therefore, the above-mentioned means (B3) for solving the problem is to transfer the residual false signal charge to the outside through a vertical CCD shift register within the horizontal blanking period and to remove it by subsequent signal processing. It is.

即ち特許請求の範囲または問題点を解決する為の手段で
述べた第1の時刻、第2の時刻の前後関係に於いて、第
2の時刻が第1の時刻より遅延すると該第1の時刻に光
電変換領域から読み出される水平走査線信号の先頭部に
前記残存偽信号電荷が重畳されたり、前記先頭部が読み
出されない事が起こり、又第2の時刻が第1の時刻より
水平ブランキング期間を越えて先行すると先行水平走査
線信号の後端部に前記残存偽信号電荷が重畳される事が
起こるので、該残存偽信号電荷を水平ブランキング期間
内に転送する為には前記、問題点を解決する為の手段(
B3)で述べた様に各水平走査線に対応する第2の時刻
が第1の時刻と同時であるか、1水平ブランキング期間
以下の或一定の時間で先行することが必要である。更に
、特許請求の範囲または問題点を解決する為の手段で述
べた第2の場合であるフレーム蓄積モード・インターレ
ース走査方式では、問題点を解決する為の手段(B4)
によって、1水平走査線信号を形成する隣接する2水平
列の光?5変換領域の信号を垂直CCDシフトレジスタ
内で加算する際に、該2水平列間の水平方向の位置を一
致させて並列的に加算することができる。
In other words, in the context of the first time and second time stated in the claims or means for solving problems, if the second time is later than the first time, the first time The residual false signal charge may be superimposed on the leading edge of the horizontal scanning line signal read out from the photoelectric conversion region, or the leading edge may not be read out, and the second time may be more horizontally blanked than the first time. If the lead exceeds the horizontal blanking period, the residual false signal charge may be superimposed on the trailing end of the preceding horizontal scanning line signal. Therefore, in order to transfer the residual false signal charge within the horizontal blanking period, the problem described above must be solved. Means for solving points (
As described in B3), it is necessary that the second time corresponding to each horizontal scanning line is either simultaneous with the first time or preceded by a certain period of time that is one horizontal blanking period or less. Furthermore, in the frame accumulation mode interlaced scanning method, which is the second case described in the claims or the means for solving the problem, the means for solving the problem (B4)
By which two adjacent horizontal columns of light form one horizontal scan line signal? When the signals of the five conversion regions are added in the vertical CCD shift register, the horizontal positions between the two horizontal columns can be made to match and the signals can be added in parallel.

(実施例) 以下、図面を参照して本願発明の実施例について詳細に
説明する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本願の第1の発明を適用したインターライン転
送方式による固体撮像素子の概略構成図である。この固
体撮像素子は、光電変換領域1が水平及び垂直方向に配
列され、それぞれ、共通の水平ライン上の光電変換領域
1に対応して共通に設けられた水平CCDシフトレジス
タ2と各水平CCDシフトレジスタ2に対して共通に設
けられた垂直CCDシフトレジスタ3が設けられている
。共通の水平ライン上の光電変換領域1とそれらに対応
して共通に設けられた水平CCDシフトレジスタ2との
間のトランスファゲート領域の上にトランスファゲート
電極4、水平CCDシフトレジスタ2と垂直CCDシフ
トレジスタ3との間の領域上に水平垂直転送ゲート電極
5が設けられ、トランスファゲート電極4、水平垂直転
送ゲート電極5はそれぞれトランスファゲート電極走査
回路6、水平垂直転送ゲート電極走査回路7に接続され
ている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device using an interline transfer method to which the first invention of the present application is applied. This solid-state image sensor has photoelectric conversion regions 1 arranged in the horizontal and vertical directions, and a horizontal CCD shift register 2 provided in common corresponding to the photoelectric conversion regions 1 on a common horizontal line, and each horizontal CCD shift register A vertical CCD shift register 3 is provided in common with the register 2 . A transfer gate electrode 4 is placed on a transfer gate region between a photoelectric conversion region 1 on a common horizontal line and a horizontal CCD shift register 2 commonly provided corresponding thereto, a horizontal CCD shift register 2 and a vertical CCD shift register. A horizontal/vertical transfer gate electrode 5 is provided on the region between the register 3 and the transfer gate electrode 4 and the horizontal/vertical transfer gate electrode 5 are connected to a transfer gate electrode scanning circuit 6 and a horizontal/vertical transfer gate electrode scanning circuit 7, respectively. ing.

図面上でCCDシフトレジスタ2.3の転送電極は省略
した。第2図は水平CCDシフトレジスタ2と垂直CC
Dシフトレジスタ3との間の領域の概腺的上面図であり
、第3図は第2図の転送経路A−Aに沿ったポテンシャ
ル分布図で(a)、(b)は水平垂直転送ゲート電極5
に電圧が印加されず該領域の電位が浅く電位障壁を形成
している場合であり、(C)、(d)は水平垂直転送ゲ
ート電極5に電・圧が印加きれ該領域の電位が深く水平
CCDシフトレジスタ2から垂直CCDシフトレジスタ
3への転送が可能な場合を示している。ここでCCDシ
フトレジスタ2.3が2相クロツク型構成の場合を示し
た。ここで電極20a及び20bは各水平CCDシフト
レジスタ2に対して垂直に延長して設けられている転送
電極で電極21a及び21bは垂直CCDシフトレジス
タ3の転送電極、22はオー/< −フロードレイン領
域、23は水平垂直転送ゲート電極5下の水平垂直転送
部、24はチャネルストップ領域である。一つの水平走
査線はほとんどの時間走査されないが、このときトラン
スファゲート電極4、水平垂直転送ゲート電極5に電圧
が印加されない第3図(a)、(b)の状態にあり水平
CCDシフトレジスタ2には光電変換領域1の信号電荷
は読み出きれておらず、スミア等の偽信号電荷が水平C
CDシフトレジスタ2を転送されて、水平垂直転送ゲー
ト電極5下の電位障壁に阻まれてオーバーフロードレイ
ン領域22に蓄積される。該領域の電荷取扱い能力を超
える過剰電荷は縦型オーバーフロードレイン構造により
基板に吸収され走査時間に比べて極めて長い非走査時間
に発生する為信号電荷が他画素領域に拡散することを防
止することができる。走査される水平走査線ではまず対
応するトランスファゲート電極4がトランスファゲート
電極走査回路6によって選択され該電極に電圧が印加さ
れ水平CCDシフトレジスタ2に光電変換領域1の信号
電荷が読み出され、さらに対応する水平垂直転送ゲート
電極5が水平垂直転送ゲート電極走査回路7によって選
択され該電極に電圧が印加され該電極下の電位が深くな
り(第3図(c)、(d))読み出された光電変換領域
1の信号電荷は水平CCDシフトレジスタ2から垂直C
CDシフトレジスタ3へ転送される。
The transfer electrodes of the CCD shift register 2.3 are omitted in the drawing. Figure 2 shows the horizontal CCD shift register 2 and the vertical CC
3 is a schematic top view of the area between the D shift register 3, and FIG. 3 is a potential distribution diagram along the transfer path A-A in FIG. 2, and (a) and (b) are horizontal and vertical transfer gates. Electrode 5
(C) and (d) are cases in which no voltage is applied to the horizontal and vertical transfer gate electrodes 5 and the potential in the region is shallow and forms a potential barrier. A case is shown in which data can be transferred from the horizontal CCD shift register 2 to the vertical CCD shift register 3. Here, a case is shown in which the CCD shift register 2.3 has a two-phase clock type configuration. Here, electrodes 20a and 20b are transfer electrodes extending vertically to each horizontal CCD shift register 2, electrodes 21a and 21b are transfer electrodes of the vertical CCD shift register 3, and 22 is an O/<-flow drain. A region 23 is a horizontal/vertical transfer section under the horizontal/vertical transfer gate electrode 5, and 24 is a channel stop region. One horizontal scanning line is not scanned most of the time, but at this time, no voltage is applied to the transfer gate electrode 4 and horizontal/vertical transfer gate electrode 5, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), and the horizontal CCD shift register 2 The signal charges in the photoelectric conversion area 1 cannot be read out completely, and false signal charges such as smear occur in the horizontal C.
The data is transferred through the CD shift register 2, blocked by a potential barrier under the horizontal and vertical transfer gate electrodes 5, and accumulated in the overflow drain region 22. Excess charge that exceeds the charge handling capacity of the area is absorbed by the substrate by the vertical overflow drain structure and is generated during a non-scanning time which is extremely long compared to the scanning time, so it is impossible to prevent signal charges from diffusing to other pixel areas. can. In the horizontal scanning line to be scanned, the corresponding transfer gate electrode 4 is first selected by the transfer gate electrode scanning circuit 6, a voltage is applied to the electrode, and the signal charge of the photoelectric conversion region 1 is read out to the horizontal CCD shift register 2. The corresponding horizontal/vertical transfer gate electrode 5 is selected by the horizontal/vertical transfer gate electrode scanning circuit 7, a voltage is applied to the electrode, and the potential under the electrode deepens (FIG. 3(c), (d)). The signal charges in the photoelectric conversion region 1 are transferred from the horizontal CCD shift register 2 to the vertical CCD shift register 2.
Transferred to CD shift register 3.

第4図に概略構成図を示す従来例では、二次元状に配列
きれた光電変換領域1の信号電荷を外部へ転送する転送
部は、光電変換領域1に隣接する垂1ccDシフトレジ
スタ3と該シフトレジスタの一端に接続する水平CCD
シフトレジスタ2により構成されており、信号電荷は、
フレーム蓄積モードでは垂直方向の奇数番目の光電変換
領域と偶数番目の光電変換領域とがフィールド毎に交互
に、又フィールド蓄積モードでは全光電変換領域がフィ
ールド毎に、垂直ブランキング期間内に全垂直CCDシ
フトレジスタに於いて一斉に垂直CCD、/フトレジス
ク3に移送され、各垂直CCDシフトレジスタに移送さ
れた信号電荷は、水平ブランキング期間に垂直方向に1
行ずつ転送きれ、水平CCDシフトレジスタ2に1走査
線に相当する信号が転送される。水平CCDシフトレジ
スタ2に転送された信号は1水平走査期間内に水平に転
送され出力回路で検出される。かような従来技術に比べ
て本発明では本節の作用の項で述べた様に、光電変換領
域1から信号電荷が移送される又は移送されたCCDシ
フトレジスタの電位の井戸が強い光の入射部分を通過す
る時間が遥かに短縮され該信号電荷に混入するスミア成
分を際だって減少させることができる。
In the conventional example, whose schematic configuration diagram is shown in FIG. Horizontal CCD connected to one end of shift register
It is composed of a shift register 2, and the signal charge is
In the frame accumulation mode, the odd-numbered photoelectric conversion areas and the even-numbered photoelectric conversion areas in the vertical direction alternate for each field, and in the field accumulation mode, the entire photoelectric conversion area is changed vertically for each field within the vertical blanking period. In the CCD shift register, the signal charges are transferred all at once to the vertical CCD/ftresist disk 3, and the signal charges transferred to each vertical CCD shift register are
After each row is transferred, a signal corresponding to one scanning line is transferred to the horizontal CCD shift register 2. The signal transferred to the horizontal CCD shift register 2 is transferred horizontally within one horizontal scanning period and detected by an output circuit. Compared to such conventional technology, in the present invention, as described in the operation section of this section, the signal charge is transferred from the photoelectric conversion region 1, or the potential well of the CCD shift register to which the signal charge is transferred is strong at the light incident portion. The time required for the signal charges to pass through the signal charge is significantly shortened, and the smear component mixed into the signal charges can be significantly reduced.

第5図は、本願の第2の発明の詳細な説明する為に示す
本願の第1の発明の実施例の部分図である。第5図の例
では水平CCDシフトレジスタ2と垂直CCDシフトレ
ジスタ3とは≠、とφ、との2つのクロックパルスによ
り、前記、問題点を解決する為の手段(B1)で述べた
様に同期して常時駆動されるとする。第6図はその本願
の第2の発明のフィールド蓄積モード・インターレース
走査方式の場合の実施例で、駆動方法を示すタイムチャ
ートであり(a)、(b)はそれぞれトランスファゲー
ト電極4、水平垂直転送ゲート電極5に印加されるパル
スで、又% I’)1% THII、tvはツレぞれ水
平走査期間、水平ブランキング期間、n行目と(n+2
)行目の水平列に対応する各垂直CCDシフトレジスタ
内の位置間を垂直CCDシフトレジスタが信号を転送す
るのに要する時間である。
FIG. 5 is a partial diagram of an embodiment of the first invention of the present application shown for detailed explanation of the second invention of the present application. In the example of FIG. 5, the horizontal CCD shift register 2 and the vertical CCD shift register 3 are operated by two clock pulses ≠ and φ, as described in the above-mentioned means for solving the problem (B1). It is assumed that they are always driven synchronously. FIG. 6 shows an embodiment of the field accumulation mode/interlaced scanning method according to the second invention of the present application, and is a time chart showing the driving method. In the pulse applied to the transfer gate electrode 5, % I') 1% THII, tv are the horizontal scanning period, horizontal blanking period, the nth row and (n+2
) It is the time required for the vertical CCD shift register to transfer a signal between the positions in each vertical CCD shift register corresponding to the horizontal column of the row.

又、第7図(a)〜(e)は、第6図の■〜■の各時点
での信号の転送状態を模式的に示したものである。前記
、問題点を解決する為の手段(B2)で述べた様に、n
行目と(n + 2 )行目の水平列に対応するトラン
スファゲート電極走査回路を開く2つのパルスの間隔を
(Tg+tv)とすることによって、第7図(e)に示
されているように(n+2)行目の水平走査信号がn行
目の水平走査信号の先頭からT)Iの時間後に終わる水
平ブランキング期間に連続し、水平走査期間の周期がT
)lになっている。また前記、問題点を解決する為の手
段(B3)で述べた様に、水平垂直転送ゲート23を開
く時刻を、この例ではクロックパルス≠1(又はφ、)
の172周期だけトランスファゲートを開く時刻よりも
先行させることによって、第7図(a)に示されている
ようにn行目のオーバーフロードレイン22に残存する
偽信号電荷がn行目の水平走査信号の先頭部に1豊され
たり、前記先頭部が読み出されない事が起こらず、また
第7図(e)に示きれているように(n+2)行目の前
記残存偽信号電荷信号電荷は、n行目の水平走査線信号
の後端部にではなく、水平ブランキング期間の最後の電
荷の井戸に重畳され垂直CCDシフトレジスタを通して
外部に転送され、これは後の信号処理により除去するが
可能である。
Further, FIGS. 7(a) to 7(e) schematically show the signal transfer states at each time point (1) to (2) in FIG. 6. As mentioned above in the means for solving the problem (B2), n
By setting the interval between the two pulses that open the transfer gate electrode scanning circuits corresponding to the horizontal column of the (n+2)th row to (Tg+tv), as shown in FIG. 7(e), The horizontal scanning signal of the (n+2)th row is continuous with a horizontal blanking period that ends after a time T)I from the beginning of the horizontal scanning signal of the nth row, and the period of the horizontal scanning period is T.
)l. Furthermore, as mentioned above in the means for solving the problem (B3), the time at which the horizontal and vertical transfer gates 23 are opened is determined by clock pulse ≠ 1 (or φ,) in this example.
As shown in FIG. 7(a), the false signal charge remaining in the overflow drain 22 of the n-th row becomes the horizontal scanning signal of the n-th row by 172 periods preceding the opening time of the transfer gate. The residual false signal charge signal charge in the (n+2)th row does not occur that 1 is added to the leading part of the signal or that the leading part is not read out, and as shown in FIG. 7(e), It is not superimposed on the rear end of the n-th horizontal scanning line signal, but on the last charge well of the horizontal blanking period and transferred to the outside through the vertical CCD shift register, which can be removed by later signal processing. It is.

第8図は本願の第2の発明のフレーム蓄積モード・イン
ターレース走査方式の場合の実施例で、駆動方法を示す
タイムチャートであり、(a)、(b)はそれぞれトラ
ンスファゲート電極4、水平垂直転送ゲートvL極5に
印加されるパルスである。又、第9図(a)〜(c)は
、第8図の■〜■の各時点での信号の転送状態を模式的
に示したものである。問題点を解決する為の手段(9)
で述へた様に、n行目のトランスフアゲ−Mt電極と水
平垂直転送ゲート電極5を開く時刻を(n+1)行目の
それらよりも、n行目と(n+1)行目の水平列に対応
する各垂直CCDシフトレジスタ内の位置間を垂直CC
Dシフトレジスタが信号を転送するのに要する時間(こ
の例ではクロックパルスφ1又はφ、の1周期)だけ先
行させることによって(第9図(a))、1水平走査期
間号を形成するn行目と(n+1)行目の2水平列の光
電変換領域の信号を垂直CCDシフトレジスタ内で加算
する際に、該2水平列間の水平方向の位置を一致させて
並列的に加算することができる(第9図(b)、(C)
)。
FIG. 8 shows an embodiment of the frame accumulation mode/interlaced scanning method according to the second invention of the present application, and is a time chart showing the driving method. This is a pulse applied to the transfer gate vL pole 5. Further, FIGS. 9(a) to 9(c) schematically show the signal transfer states at each time point (1) to (2) in FIG. 8. Means to solve problems (9)
As mentioned above, the times at which the n-th transfer gate electrode and the horizontal/vertical transfer gate electrode 5 are opened are set in the n-th row and the (n+1)-th horizontal column rather than the opening times of the n-th row transfer gate electrode 5 and the horizontal/vertical transfer gate electrode 5 in the (n+1)-th row. Vertical CC between locations in each corresponding vertical CCD shift register
By leading by the time required for the D shift register to transfer the signal (in this example, one period of clock pulse φ1 or φ) (FIG. 9(a)), n rows forming one horizontal scanning period number are When adding the signals of the photoelectric conversion regions of the second horizontal column of the 1st and (n+1) rows in the vertical CCD shift register, it is possible to match the horizontal positions between the two horizontal columns and add them in parallel. It is possible (Fig. 9(b),(C)
).

(発明の効果) 上述したような本発明の固体撮像素子とそのS動方法に
よれば、強い光の入射部分に於ける転送部への光の漏れ
込み等によって発生した電荷が該領域に選択的に拡散し
再生画面上で該転送部方向の線形の白色部が生じる固体
撮像素子特有の偽信号の一つであるスミアを抑制し撮像
装置の性能の向上を図ることができる。
(Effects of the Invention) According to the solid-state image sensor and its S movement method of the present invention as described above, charges generated due to light leakage into the transfer section in the region where strong light is incident are selected in the region. It is possible to improve the performance of the imaging device by suppressing smear, which is one of the false signals peculiar to solid-state imaging devices, which is diffused and causes a linear white portion in the direction of the transfer section on the playback screen.

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

第1図は本願の第1の発明によるインターライン転送方
式固体撮像素子の概略的構成図、第2図はその要部の概
略的上面図、第3図は様々な駆動状態に於ける第2図の
A −A’線に沿ったポテンシャル分布図、第4図は従
来のインターライン転送方式固体撮像素子の例を示す概
略的構成図、第5図は、本願の第2の発明の詳細な説明
する為に示す本願の第1の発明の実施例の部分図、第6
図および第8図はその本願の第2の発明の詳細な説明に
供するタイムチャート、第7図および第9図はそれぞれ
第6図および第8図の各時点での信号の転送状態を示す
模式図である。 1は光電変換領域、2は水平CCDシフトレジスタ、3
は垂直CCDシフトレジスタ、4はトランスファゲート
を極、5は水平垂直転送ゲート電極、6.7はそれぞれ
トランスファゲート電極4、水平垂直転送ゲート電極5
に接続された走査回路、20a 、 20b 、 21
a 、 21bは転送電極、22はオーバーフロードレ
イン領域、23は水平垂直転送ゲート電極5下の水平垂
直転送部、24はチャネルストップ領域をそれぞれ示す
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an interline transfer type solid-state image sensor according to the first invention of the present application, FIG. 2 is a schematic top view of the main parts thereof, and FIG. A potential distribution diagram along line A-A' in the figure, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional interline transfer type solid-state imaging device, and FIG. 5 is a detailed diagram of the second invention of the present application. Partial diagram of the embodiment of the first invention of the present application shown for explanation, No. 6
8 and 8 are time charts for providing a detailed explanation of the second invention of the present application, and FIGS. 7 and 9 are schematic diagrams showing the signal transfer state at each point in time in FIGS. 6 and 8, respectively. It is a diagram. 1 is a photoelectric conversion area, 2 is a horizontal CCD shift register, 3 is a
is a vertical CCD shift register, 4 is a transfer gate pole, 5 is a horizontal/vertical transfer gate electrode, 6.7 is a transfer gate electrode 4, and a horizontal/vertical transfer gate electrode 5, respectively.
scanning circuits connected to 20a, 20b, 21
a, 21b are transfer electrodes, 22 is an overflow drain region, 23 is a horizontal/vertical transfer section under the horizontal/vertical transfer gate electrode 5, and 24 is a channel stop region.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)二次元状に配列された光電変換領域と、該領域に
より光電変換された信号電荷を外部へ転送する転送部と
、前記光電変換領域の信号を前記転送部へ移送するトラ
ンスファゲート電極を有する固体撮像素子に於いて、前
記転送部が光電変換領域に隣接する水平CCDシフトレ
ジスタと該シフトレジスタの一端に接続する垂直CCD
シフトレジスタにより構成されていること、各水平CC
Dシフトレジスタ毎にこれに平行に設けられ、一本の水
平CCDシフトレジスタに接続される各光電変換領域の
信号は同時に該水平CCDシフトレジスタに移送するこ
とを可能とするトランスファゲート電極を有し、更に該
トランスファゲート電極群に接続してこれらの一部に選
択的に電圧を印加して前記信号移送が行なわれる光電変
換領域の水平列を選択することを可能とする走査回路を
備えていること、各水平CCDシフトレジスタから垂直
CCDシフトレジスタへの転送部のゲート電極を各水平
CCDシフトレジスタ毎に設け、これに選択的に電圧を
印加して水平CCDシフトレジスタから垂直CCDシフ
トレジスタへの転送を選択的に行なうことを可能とする
走査回路を備えていること、及び各水平CCDシフトレ
ジスタと該水平CCDシフトレジスタから垂直CCDシ
フトレジスタへの転送部との間に縦型のオーバーフロー
ドレイン構造を有する領域を設けることを特徴とする固
体撮像素子。
(1) A two-dimensionally arranged photoelectric conversion region, a transfer section that transfers the signal charge photoelectrically converted by the region to the outside, and a transfer gate electrode that transfers the signal of the photoelectric conversion region to the transfer section. In the solid-state imaging device, the transfer section includes a horizontal CCD shift register adjacent to the photoelectric conversion region and a vertical CCD connected to one end of the shift register.
Consisting of shift registers, each horizontal CC
Each D shift register has a transfer gate electrode provided in parallel thereto, which enables signals from each photoelectric conversion region connected to one horizontal CCD shift register to be simultaneously transferred to the horizontal CCD shift register. , further comprising a scanning circuit connected to the transfer gate electrode group to selectively apply a voltage to some of these to select a horizontal row of photoelectric conversion regions in which the signal transfer is to be performed. Specifically, the gate electrode of the transfer section from each horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register is provided for each horizontal CCD shift register, and a voltage is selectively applied to this to transfer the data from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register. A scanning circuit that enables selective transfer is provided, and a vertical overflow drain structure is provided between each horizontal CCD shift register and a transfer section from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register. A solid-state imaging device characterized by providing a region having the following characteristics.
(2)二次元状に配列された光電変換領域と、該領域に
より光電変換された信号電荷を外部へ転送する転送部と
、前記光電変換領域の信号を前記転送部へ移送するトラ
ンスファゲート電極を有し、前記転送部が光電変換領域
に隣接する水平CCDシフトレジスタと該シフトレジス
タの一端に接続する垂直CCDシフトレジスタにより構
成されており、各水平CCDシフトレジスタ毎にこれに
平行に設けられ、一本の水平CCDシフトレジスタに接
続される各光電変換領域の信号は同時に該水平CCDシ
フトレジスタに移送することを可能とするトランスファ
ゲート電極を有し、更に該トランスファゲート電極群に
接続してこれらの一部に選択的に電圧を印加して前記信
号移送が行なわれる光電変換領域の水平列を選択するこ
とを可能とする走査回路を備えており、各水平CCDシ
フトレジスタから垂直CCDシフトレジスタへの転送部
のゲート電極を各水平CCDシフトレジスタ毎に設け、
これに選択的に電圧を印加して水平CCDシフトレジス
タから垂直CCDシフトレジスタへの転送を選択的に行
なうことを可能とする走査回路を備えており、各水平C
CDシフトレジスタと該水平CCDシフトレジスタから
垂直CCDシフトレジスタへの転送部との間に縦型のオ
ーバーフロードレイン構造を有する領域を設けてなり、
1水平走査線信号が光電変換領域の1水平列の信号又は
隣接する2水平列の信号の並列的な和から形成され、走
査する順序が連続する2水平走査線が、1水平走査線信
号が1水平列の信号から形成される第1の場合は一列置
きの2水平列か、又は連続する2水平列から形成され、
1水平走査線信号が隣接する2水平列の信号の並列的な
和から形成される第2の場合は空間的に連続する第1の
水平列、第2の水平列、第3の水平列、第4の水平列か
ら形成される固体撮像素子の駆動方法に於いて、垂直C
CDシフトレジスタと全水平CCDシフトレジスタとが
水平走査線の走査速度に同期した駆動速度で常時駆動し
ていること、第1の場合の上記2水平列、又は第2の場
合の第1の水平列と第3の水平列、又は第2の水平列と
第4の水平列の、各2水平列間でこれらに対応するトラ
ンスファゲート電極に電圧を印加して光電変換領域の信
号を水平CCDシフトレジスタに移送する第1の時刻の
間隔と、該2水平列に対応する水平CCDシフトレジス
タから垂直CCDシフトレジスタへの転送部のゲート電
極に電圧を印加して、かかる水平CCDシフトレジ Xタから垂直CCDシフトレジスタへの転送を可能な状
態にする第2の時刻の間隔とが、水平走査線群の走査す
る順序が垂直CCDシフトレジスタの転送方向と同方向
の場合はそれぞれ1水平走査期間に、該2水平列のうち
先に走査する水平走査線の水平列に対応する垂直CCD
シフトレジスタ内の位置から該2水平列のうち次に走査
する水平列に対応する垂直CCDシフトレジスタ内の位
置まで垂直CCDシフトレジスタが信号を転送するのに
要する時間を加えた時間であり、水平走査線群の走査す
る順序が垂直CCDシフトレジスタの転送方向と逆方向
の場合はそれぞれ1水平走査期間から、該2水平列のう
ち後に走査する水平走査線の水平列に対応する垂直CC
Dシフトレジスタ内の位置から該2水平列のうち先に走
査する水平走査線の水平列に対応する垂直CCDシフト
レジスタ内の位置まで垂直CCDシフトレジスタが信号
を転送するのに要する時間を差し引いた時間であること
、各水平走査線に対応する第2の時刻が第4の時刻と同
時であるか、1水平ブランキング期間以下の或一定の時
間で先行すること、加えて第2の場合に於いては、第1
の水平列又は第3の水平列の第1の時刻と第2の時刻が
それぞれ第2の水平列、第4の水平列のかかる2時刻に
対して、水平走査線群の走査する順序が垂直CCDシフ
トレジスタの転送方向と同方向の場合には第1の水平列
と第2の水平列に対応する各垂直CCDシフトレジスタ
内の位置間又は第3の水平列と第4の水平列に対応する
各垂直CCDシフトレジスタ内の位置間を垂直CCDシ
フトレジスタが信号を転送するのに要する時間だけ先行
し、水平走査線群の走査する順序が垂直CCDシフトレ
ジスタの転送方向と逆方向の場合には該時間だけ遅延し
ていることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
(2) A two-dimensionally arranged photoelectric conversion region, a transfer section that transfers the signal charge photoelectrically converted by the region to the outside, and a transfer gate electrode that transfers the signal of the photoelectric conversion region to the transfer section. and the transfer section is composed of a horizontal CCD shift register adjacent to the photoelectric conversion area and a vertical CCD shift register connected to one end of the shift register, and each horizontal CCD shift register is provided in parallel thereto, The signals of each photoelectric conversion region connected to one horizontal CCD shift register have transfer gate electrodes that enable them to be simultaneously transferred to the horizontal CCD shift register, and are further connected to the transfer gate electrode group to transfer these signals to the horizontal CCD shift register. A scanning circuit is provided which makes it possible to selectively apply a voltage to a part of the photoelectric conversion area to select a horizontal column of the photoelectric conversion area where the signal transfer is performed, and transfers the signal from each horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register. A gate electrode of the transfer section is provided for each horizontal CCD shift register,
It is equipped with a scanning circuit that selectively applies a voltage to the horizontal CCD shift register to selectively transfer data from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register.
A region having a vertical overflow drain structure is provided between the CD shift register and a transfer section from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register,
One horizontal scanning line signal is formed from the parallel sum of the signals of one horizontal column of the photoelectric conversion area or the signals of two adjacent horizontal columns, and the scanning order of two consecutive horizontal scanning lines is one horizontal scanning line signal. The first case is formed from one horizontal column of signals; the first case is formed from every other two horizontal columns, or two consecutive horizontal columns;
In the second case, where one horizontal scanning line signal is formed from the parallel sum of the signals of two adjacent horizontal columns, the first horizontal column, the second horizontal column, and the third horizontal column are spatially consecutive; In a method of driving a solid-state image sensor formed from a fourth horizontal column, a vertical C
The CD shift register and all horizontal CCD shift registers are constantly driven at a driving speed synchronized with the scanning speed of the horizontal scanning line, and the above two horizontal columns in the first case or the first horizontal column in the second case. A voltage is applied to the corresponding transfer gate electrode between each two horizontal columns, such as a column and a third horizontal column, or a second horizontal column and a fourth horizontal column, to horizontally CCD shift the signal of the photoelectric conversion region. By applying a voltage to the gate electrode of the transfer section from the horizontal CCD shift register to the vertical CCD shift register corresponding to the two horizontal columns and the first time interval for transferring to the register, If the second time interval for enabling transfer to the CCD shift register is in one horizontal scanning period when the scanning order of the horizontal scanning line group is in the same direction as the transfer direction of the vertical CCD shift register, A vertical CCD corresponding to the horizontal line of the horizontal scanning line to be scanned first among the two horizontal lines.
This is the time required for the vertical CCD shift register to transfer the signal from the position in the shift register to the position in the vertical CCD shift register corresponding to the horizontal column to be scanned next among the two horizontal columns, and the horizontal If the scanning order of the scanning line group is opposite to the transfer direction of the vertical CCD shift register, from one horizontal scanning period, the vertical CC corresponding to the horizontal scanning line to be scanned later among the two horizontal columns.
The time required for the vertical CCD shift register to transfer the signal from the position in the D shift register to the position in the vertical CCD shift register corresponding to the horizontal column of the horizontal scanning line to be scanned first among the two horizontal columns is subtracted. the second time corresponding to each horizontal scan line is simultaneous with the fourth time, or precedes the fourth time by a certain amount of time that is less than or equal to one horizontal blanking period; in addition, in the second case; In this case, the first
The first time and the second time of the horizontal column or the third horizontal column are vertical to the two times of the second horizontal column and the fourth horizontal column, respectively. In the case of the same direction as the transfer direction of the CCD shift register, between positions in each vertical CCD shift register corresponding to the first horizontal column and the second horizontal column, or corresponding to the third horizontal column and the fourth horizontal column. When the time required for the vertical CCD shift register to transfer signals precedes the positions in each vertical CCD shift register, and the scanning order of the horizontal scanning line group is in the opposite direction to the transfer direction of the vertical CCD shift register. is delayed by the amount of time.
JP61251191A 1986-10-22 1986-10-22 Solid-state image pickup element and its driving method Pending JPS63105578A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016113A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Sony Corp Solid-state imaging apparatus, and electronic apparatus

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