JP2565234B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JP2565234B2 JP2565234B2 JP62213348A JP21334887A JP2565234B2 JP 2565234 B2 JP2565234 B2 JP 2565234B2 JP 62213348 A JP62213348 A JP 62213348A JP 21334887 A JP21334887 A JP 21334887A JP 2565234 B2 JP2565234 B2 JP 2565234B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に関する。The present invention relates to a solid-state imaging device.
本発明は、電荷結合素子からなる垂直転送部を複数且
つ同数のゲート電極部からなる複数のパケットに分割
し、受光素子に得られる信号電荷を1又は2個の受光素
子毎に、これら複数のパケットのうちの所定のパケット
に読み出して転送する様にされた、いわゆるセルフ・ス
キャン方式の固体撮像装置において、受光素子に得られ
る信号電荷のうち不要とする信号電荷については、これ
を1又は2個の受光素子ごとに、これら複数のパケット
のうちの所定のパケットに読み出してスミア電荷吸収部
に掃き出す様にすることにより、可変電子シャッタ機構
を構成し、これを例えばビデオカメラに適用するとき
は、斯かるビデオカメラの小型化,軽量化を図ることが
できる様にしたものである。According to the present invention, the vertical transfer section composed of the charge-coupled device is divided into a plurality of packets composed of a plurality of gate electrode sections of the same number, and the signal charges obtained in the light-receiving element are divided into a plurality of packets for one or two light-receiving elements. In a so-called self-scan type solid-state imaging device which is configured to read out and transfer a predetermined packet among packets, regarding unnecessary signal charges among the signal charges obtained in the light receiving element, 1 or 2 is set. For each light-receiving element, a variable electronic shutter mechanism is configured by reading out a predetermined packet of these plurality of packets and sweeping it out to the smear charge absorption section, and when applying this to a video camera, for example, The size and weight of such a video camera can be reduced.
従来、固体撮像装置として第15図にその概略的平面図
を示す様なものが提案されている。Conventionally, as a solid-state image pickup device, a device whose schematic plan view is shown in FIG. 15 has been proposed.
この固体撮像装置は、いわゆるインターライン転送方
式を採用するものであって、第15図において、(1)は
P型シリコン基板、(2)はこのP型シリコン基板
(1)の表面側に行列状に形成されたフォトダイオード
からなる受光素子を示し、これら受光素子(2)の夫々
において被写体光に応じた信号電荷が発生し、これら信
号電荷がこれら受光素子(2)の夫々に蓄積される。This solid-state imaging device employs a so-called interline transfer system. In FIG. 15, (1) is a P-type silicon substrate, and (2) is a matrix on the surface side of the P-type silicon substrate (1). 2 shows a light receiving element composed of a photodiode formed in a shape, and signal charges corresponding to subject light are generated in each of these light receiving elements (2), and these signal charges are accumulated in each of these light receiving elements (2). .
また(3)は受光素子(2)の各列毎に垂直方向に配
された電荷結合素子(CCD)からなる垂直転送部を示
し、受光素子(2)に蓄積された信号電荷は、例えば1
フィールド毎に一斉に垂直転送部(3)に読み出され、
1水平ライン毎に垂直転送部(3)の出力側に設けられ
た水平転送部(4)に転送される。水平転送部(4)は
電荷結合素子から構成されており、垂直転送部(3)を
転送されてくる信号電荷を水平転送部(4)の出力側に
設けられた信号電荷検出部(5)に転送する。信号電荷
検出部(5)は、例えばフローティング・ディフュージ
ョン増幅器(floating diffusion amplifier)によって
構成され、水平転送部(4)を転送されてくる信号電荷
を検出し、この信号電荷を電気的な映像信号に変換す
る。(6)はこの映像信号が出力される出力端子であ
る。Reference numeral (3) denotes a vertical transfer section composed of charge-coupled devices (CCD) vertically arranged for each column of the light receiving element (2), and the signal charge accumulated in the light receiving element (2) is, for example, 1
It is read to the vertical transfer unit (3) all at once for each field,
Each horizontal line is transferred to the horizontal transfer unit (4) provided on the output side of the vertical transfer unit (3). The horizontal transfer section (4) is composed of a charge-coupled device, and converts the signal charges transferred through the vertical transfer section (3) to a signal charge detection section (5) provided on the output side of the horizontal transfer section (4). Transfer to The signal charge detection unit (5) is composed of, for example, a floating diffusion amplifier, detects the signal charge transferred through the horizontal transfer unit (4), and converts the signal charge into an electrical video signal. Convert. Reference numeral (6) is an output terminal for outputting this video signal.
斯かるインターライン転送方式を採用する固体撮像装
置は、一方において、低雑音という長所を有している
が、他方において、垂直転送部(3)の飽和電荷量が小
さく、このため高ダイナミックレンジを得ることができ
ないという短所を有していた。この場合、この垂直転送
部(3)の面積すなわちチャネル幅を大きくすることに
よってダイナミックレンジを高めることが考えられる
が、この様にすると、受光素子(2)の開口率が小さく
なり、斯かる固体撮像装置の小型化,高解像度化を図る
ことができないという不都合があった。On the one hand, the solid-state imaging device adopting such an interline transfer method has an advantage of low noise, but on the other hand, the saturation charge amount of the vertical transfer unit (3) is small, so that a high dynamic range is required. The disadvantage was that it could not be obtained. In this case, it is conceivable to increase the dynamic range by increasing the area of the vertical transfer portion (3), that is, the channel width. However, in this case, the aperture ratio of the light receiving element (2) becomes small, and such a solid There is a disadvantage in that it is not possible to downsize the imaging device and increase the resolution.
そこで近似、斯かる不都合を解消する固体撮像装置と
して、いわゆる電荷掃きよせ方式を用いた固体撮像装置
(Image Sensor with a Charge Sweep Device)が提案
された(テレビジョン学会技術報告、昭和60年2月27日
発行、Vol.18,No.44,TEBS101−6,ED841)。Therefore, as a solid-state image pickup device that solves the above-mentioned inconvenience, a so-called charge-sweep method solid-state image pickup device (Image Sensor with a Charge Sweep Device) has been proposed (Television Society Technical Report, February 1985). Issued on 27th, Vol.18, No.44, TEBS101-6, ED841).
この固体撮像装置は垂直転送部を電荷掃きよせ素子
(Charge Sweep Device)によって構成し、垂直転送部
を一つ大きなポテンシャル井戸として、その中に単一の
受光素子に蓄積された信号電荷のみを読み出す様にした
ものである。In this solid-state imaging device, the vertical transfer section is composed of a charge sweep device, and the vertical transfer section is used as one large potential well to read out only the signal charges accumulated in a single light receiving element. It was done like this.
斯かる固体撮像装置によれば、垂直転送部を構成する
電荷掃きよせ素子のチャネル幅を狭くしても多量の信号
電荷を転送することができるので、斯かる固体撮像装置
の小型化,高解像度化を図ることが可能となる。According to such a solid-state image pickup device, a large amount of signal charges can be transferred even if the channel width of the charge sweeping element forming the vertical transfer unit is narrowed. Can be realized.
しかしながら、斯かる固体撮像装置においては電荷掃
きよせ素子に生ずるスミア電荷が全て信号電荷と混合さ
れて転送されてしまうため、再生画面にスミア(smea
r)を生じさせてしまうという問題点があった。However, in such a solid-state imaging device, all the smear charges generated in the charge sweeping element are mixed with the signal charges and transferred.
r).
そこで、また、斯かる問題点を解消するものとして、
ライン・アドレス・CCD.イメージセンサ(Line Address
CCD Image Sensor)と称される固体撮像装置が提案さ
れた(1987年2月25日発行のインターナショナル・ソリ
ッド・スティト・サーキット・カンファレンス〔Intern
ational Solid−State Circuit Conference.ISSCC〕予
稿集)。Therefore, as a solution to such a problem,
Line address CCD image sensor (Line Address
A solid-state imaging device called CCD Image Sensor was proposed (International Solid Stitch Circuit Conference [Intern] issued on February 25, 1987.
ational Solid-State Circuit Conference.ISSCC] Proceedings).
この固体撮像装置は垂直転送部を電荷結合素子によっ
て構成すると共に垂直転送部の出力側にスミア電荷吸収
部を設け、動作時には、この垂直転送部を複数且つ同数
の、例えば5個のゲート電極部からなる複数のパケット
に区分し、このパケットに複数の、例えば3個のゲート
電極部に跨るポテンシャルウエルを形成し、1受光素子
に得られる信号電荷をこのパケットのポテンシャルウエ
ルに読み出し、このポテンシャルウエルを移動させて、
信号電荷をこのパケット単位で水平転送部に転送する。
この場合、1水平期間の間には複数のパケットに形成さ
れた複数のポテンシャルウエルが水平転送部側に移動す
ることになるが、これら複数のポテンシャルウエルのう
ち1個のポテンシャルウエルのみが信号電荷を転送する
のに使用される。In this solid-state imaging device, the vertical transfer section is composed of charge-coupled devices, and a smear charge absorption section is provided on the output side of the vertical transfer section. A plurality of, for example, potential wells extending over three, for example, three gate electrode portions are formed in this packet, and the signal charge obtained in one light receiving element is read into the potential well of this packet. Move
The signal charge is transferred to the horizontal transfer unit in packet units.
In this case, a plurality of potential wells formed in a plurality of packets move to the horizontal transfer unit during one horizontal period, but only one of the plurality of potential wells has a signal charge. Used to transfer
そこで、この固体撮像装置においては、信号電荷を転
送するポテンシャルウエル以外のポテンシャルウエルは
スミア電荷を転送するのに使用し、これら信号電荷を転
送するポテンシャルウエル以外のポテンシャルウエルに
よって転送されてくるスミア電荷については、これをス
ミア電荷吸収部に掃き出す様にし、高い電荷転送能力を
有する垂直転送部を構成すると共に、この垂直転送部に
生ずるスミア電荷の影響を有効的に抑制している。Therefore, in this solid-state imaging device, the potential wells other than the potential wells that transfer the signal charges are used to transfer the smear charges, and the smear charges transferred by the potential wells other than the potential wells that transfer the signal charges are used. With regard to (1), this is swept out to the smear charge absorption part to form a vertical transfer part having a high charge transfer capability, and the influence of smear charge generated in this vertical transfer part is effectively suppressed.
ところで、斯かる固体撮像装置において、可変電子シ
ャッタ機構を構成することは、斯かる固体撮像装置が備
えられる例えばビデオカメラにおいて、機械的シャッタ
機構を不要とし、斯かるビデオカメラの小型化,軽量化
を図ることができるという利益がある。By the way, in such a solid-state image pickup device, configuring a variable electronic shutter mechanism does not require a mechanical shutter mechanism in, for example, a video camera provided with such a solid-state image pickup device, thus reducing the size and weight of the video camera. There is a benefit of being able to
しかしながら、従来、電子シャッタ機構を備えたセル
フ・スキャン方式の固体撮像装置は提案されていない。However, conventionally, no self-scanning solid-state imaging device having an electronic shutter mechanism has been proposed.
本発明は、斯かる点に鑑み、電子シャッタ機構を備え
たセルフ・スキャン方式の固体撮像装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a self-scanning solid-state imaging device including an electronic shutter mechanism.
本発明による固体撮像装置は、例えば第1図〜第14図
に示す様に、半導体基板(10)上に、垂直方向及び水平
方向に行列状に配された受光素子(11)と、電荷結合素
子からなり、受光素子(11)に得られる信号電荷を垂直
方向に転送する垂直転送部(12)と、電荷結合素子から
なり、垂直転送部(12)を転送されてくる信号電荷を水
平方向に転送する水平転送部(13)と、この水平転送部
(13)を転送されてくる信号電荷を検出する信号電荷検
出部(14)と、垂直転送部(12)に生ずるスミア電荷を
吸収するスミア電荷吸収部(15)とを設け、垂直転送部
(12)を複数且つ同数のゲート電極部G1,G2‥‥G8から
なる複数のパケットP1,P2‥‥P7に分割し、受光素子(1
1)に得られる信号電荷を1又は2個の受光素子(11)
ごとに複数のパケットP1,P2‥‥P7のうちの所定のパケ
ットに読み出して水平転送部(13)に転送する様にした
固体撮像装置において、受光素子(11)に得られる信号
電荷のうち不要とする信号電荷を1又は2個の受光素子
(11)ごとに複数のパケットP1,P2‥‥P7のうちの所定
のパケットに読み出してスミア電荷吸収部(15)に掃き
出す様にしたものである。The solid-state image pickup device according to the present invention includes, as shown in FIGS. 1 to 14, charge-coupled with light receiving elements (11) arranged in a matrix in a vertical direction and a horizontal direction on a semiconductor substrate (10). The vertical transfer section (12), which is composed of an element and vertically transfers the signal charge obtained in the light receiving element (11), and the signal charge, which is composed of a charge-coupled element and is transferred through the vertical transfer section (12), in the horizontal direction. The horizontal transfer section (13) for transferring to the horizontal transfer section, the signal charge detection section (14) for detecting the signal charge transferred through the horizontal transfer section (13), and the smear charge generated in the vertical transfer section (12). The smear charge absorption section (15) is provided, and the vertical transfer section (12) is divided into a plurality of packets P 1 , P 2 ... P 7 each including a plurality of gate electrode sections G 1 , G 2 ... G 8 of the same number. Light receiving element (1
1) or 2 light receiving elements (11)
In a solid-state image pickup device in which a predetermined packet of a plurality of packets P 1 , P 2, ... P 7 is read for each and transferred to a horizontal transfer section (13), a signal charge obtained in a light receiving element (11) Of the unnecessary signal charges among the one or two light receiving elements (11), a predetermined packet of the plurality of packets P 1 , P 2, ... P 7 is read out and swept to the smear charge absorption section (15). It was done like this.
斯かる本発明によれば、受光素子(11)に得られる信
号電荷のうち不要とする信号電荷は、1又は2個の受光
素子(11)ごとに複数のパケットP1,P2‥‥P7のうちの
所定のパケットに読み出してスミア電荷吸収部(15)に
掃き出す様にされているので、受光素子(11)に得られ
る信号電荷のうち不要とする信号電荷の読み出し時点を
可変することによって、映像信号として検出する信号電
荷を受光素子(11)に任意所望の時間だけ蓄積させるこ
とができる。したがって、本発明によれば、受光素子
(11)に得られる信号電荷のうち不要とする信号電荷の
読み出し時点を可変することによって露出時間の制御を
行うことができる。According to the present invention, the unnecessary signal charges among the signal charges obtained in the light receiving element (11) include a plurality of packets P 1 , P 2, ... P for each one or two light receiving elements (11). Since it is designed to read out a predetermined packet out of 7 and sweep it out to the smear charge absorption part (15), it is possible to change the read-out point of the unnecessary signal charge out of the signal charges obtained in the light receiving element (11). Thus, the signal charge detected as a video signal can be accumulated in the light receiving element (11) for any desired time. Therefore, according to the present invention, it is possible to control the exposure time by changing the read-out point of unnecessary signal charges among the signal charges obtained in the light receiving element (11).
以下、第1図〜第14図を参照して本発明固体撮像装置
の一実施例について説明しよう。One embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
第1図及び第2図は夫々本例の固体撮像装置の概略的
平面図及び概略的部分拡大平面図であり、これら第1図
及び第2図において、(10)はP型不純物が比較的薄く
拡散されてなるP-型シリコン基板、(11)はフォトダイ
オードからなる受光素子を示している。受光素子(11)
は、P-型シリコン基板(10)の表面側に行列状に504
(垂直)×760(水平)個設けられている。1 and 2 are a schematic plan view and a schematic partially enlarged plan view of the solid-state imaging device of this example, respectively. In FIGS. 1 and 2, (10) indicates that P-type impurities are relatively small. A thin P - type silicon substrate is diffused, and (11) is a light receiving element composed of a photodiode. Light receiving element (11)
504 in a matrix on the surface side of the P - type silicon substrate (10)
(Vertical) x 760 (horizontal) pieces are provided.
また、これら受光素子(11)の各列ごとに読出しゲー
ト部(16)を介して垂直転送部(12)が設けられてい
る。この垂直転送部(12)は、第3図に示す様に、埋め
込みチャネル型の電荷結合素子(BCCD)によって構成さ
れている。即ちP-型シリコン基板(10)の表面側に信号
電荷転送路をなすN型領域(17)を設けると共に、この
N型領域(17)上にSiO2からなる絶縁層(18)を介して
520本のゲート電極g1,g2‥‥g8を設けて構成されてい
る。これらゲート電極g1,g2‥‥g8は夫々各垂直転送部
(12)に跨って共通して設けられており、また特に第9
番目から第512番目のゲート電極g1,g2‥‥g8は各垂直転
送部(12)において1受光素子に1電極が対応する様に
設けられている。これらゲート電極g1,g2‥‥g8には第
5図に示す垂直操作パルスφV1,φV2‥‥φV8が供給さ
れる。また、第9番目から第512番目のゲート電極g1,g2
‥‥g8は読出しゲート部(15)のゲート電極を兼ねる様
になされており、これら第9番目から第512番目のゲー
ト電極g1,g2‥‥g8には垂直走査パルスφV1,φV2‥‥φ
V8のほか、信号電荷読出しパルスφROG及び不要電荷読
み出しパルスφ′ROGが供給される。Further, a vertical transfer section (12) is provided for each column of these light receiving elements (11) via a read gate section (16). As shown in FIG. 3, the vertical transfer section (12) is composed of a buried channel type charge coupled device (BCCD). That is, an N-type region (17) forming a signal charge transfer path is provided on the surface side of the P − type silicon substrate (10), and an insulating layer (18) made of SiO 2 is provided on the N-type region (17).
520 gate electrodes g 1 , g 2 ‥‥ g 8 are provided. These gate electrodes g 1 , g 2, ..., G 8 are provided in common over the respective vertical transfer parts (12), and in particular, the ninth electrode
The 512th to 512th gate electrodes g 1 , g 2 ... G 8 are provided so that one electrode corresponds to one light receiving element in each vertical transfer portion (12). These gate electrodes g 1, g 2 ‥‥ g 8 vertical operation pulses phi V1 shown in Fig. 5 in, φ V2 ‥‥ φ V8 are supplied. Also, the ninth to 512th gate electrodes g 1 and g 2
‥‥ g 8 is made so as serving as a gate electrode of the read gate portion (15), these ninth second 512th gate electrodes from g 1, g 2 ‥‥ g 8 vertical scanning pulse phi V1 to, φ V2
In addition to V8 , a signal charge read pulse φ ROG and an unnecessary charge read pulse φ ′ ROG are supplied.
また、この垂直転送部(12)は、第4図に示す様に、
10個のブロック(block)B1,B2‥‥B10から構成されて
いる。ここに第1ブロックB1から第9ブロックB9は夫々
7個のパケットP1,P2‥‥P7から構成され、第10ブロッ
クB10は2個のパケットP1,P2から構成される。そして、
1個のパケットは8個のゲート電極部G1,G2‥‥G8から
構成される。This vertical transfer unit (12) is, as shown in FIG.
It is composed of ten blocks B 1 , B 2 ... B 10 . The first block B 1 from the ninth block B 9 here consists respective seven packets P 1, P 2 ‥‥ P 7 , 10th block B 10 is composed of two packets P 1, P 2 You. And
One packet is composed of eight gate electrode portions G 1 , G 2 ‥‥ G 8 .
また第1図及び第2図において、(19)は垂直転送部
(12)を駆動する垂直転送駆動回路を示し、この垂直転
送駆動回路(19)は、上述のパケットP1,P2‥‥P7‥‥P
1,P2に対応して設けられた65個のパケット・ドライバ回
路PD1,PD2‥‥PD7‥‥PD1,PD2によって構成されてい
る。これらパケット・ドライバ回路PD1,PD2‥‥PD7‥‥
PD1,PD2は夫々第5図に示す垂直走査パルスφV1,φV2‥
‥φV8を出力する8本の出力端子を有しており、これら
8本の出力端子は夫々対応するパケットのゲート電極
g1,g2‥‥g8に夫々接続されている。Further, in FIGS. 1 and 2, (19) shows a vertical transfer drive circuit for driving the vertical transfer section (12), and this vertical transfer drive circuit (19) has the above-mentioned packets P 1 , P 2 ... P 7 ‥‥ P
65 packet driver circuits PD 1 , PD 2 ... PD 7 ... PD 1 , PD 2 provided corresponding to 1 and P 2 . These packet driver circuits PD 1 , PD 2 ... PD 7 ...
PD 1 and PD 2 are vertical scanning pulses φ V1 , φ V2, ... Shown in FIG. 5, respectively.
.. has 8 output terminals for outputting φ V8 , and these 8 output terminals are gate electrodes of the corresponding packets.
They are connected to g 1 , g 2・ ・ ・ g 8 respectively.
ここに第6図は第5図に示す垂直走査パルスφV1,φ
V2‥‥φV8がゲート電極g1,g2‥‥g8に供給された場合
の垂直転送路(17)のポテンシャルレベルの変化を、第
2ブロックB2及び第3ブロックB3の部分を例として示し
ている。即ち第5図に示すT=t0において第6図Aに示
す様に、各パケットP1,P2‥‥P7に第1ゲート電極部G1
から第7ゲート電極部G7に跨るポテンシャルウエルが形
成される。その後、このポテンシャルウエルはT=t1で
第6図Bに示す様に変化し、T=t2で第6図Cに示す様
になり、T=t0+1/7Hで第6図Dに示す様になり、各パ
ケットの第1ゲート電極部G1から第7ゲート電極部G7に
跨って形成されたポテンシャルウエルは隣りのパケット
の第1ゲート電極部G1から第7ゲート電極部G7に移動し
て行く。したがって、1水平期間(H)の間には第6図
Eに示す様に7パケット分、即ち1ブロック分移動する
ことになる。本例の固体撮像装置は斯るポテンシャルウ
エルの移動を利用して信号電荷及びスミア電荷を転送し
ようとするものである。FIG. 6 shows the vertical scanning pulse φ V1 , φ shown in FIG.
The change in the potential level of the vertical transfer path (17) when V2 ‥‥ phi V8 is supplied to the gate electrode g 1, g 2 ‥‥ g 8 , a portion of the second block B 2 and the third block B 3 It is shown as an example. That As in T = t 0 shown in FIG. 5 shown in Figure 6 A, each packet P 1, P 2 first to ‥‥ P 7 gate electrode portions G 1
To the seventh gate electrode portion G 7 are formed. After that, the potential well changes as shown in FIG. 6B at T = t 1 , becomes as shown in FIG. 6C at T = t 2 , and becomes as shown in FIG. 6D at T = t 0 + 1 / 7H. becomes as shown, the first gate electrode portion G 1 from the seventh gate electrode portion first from the gate electrode unit G 1 seventh gate electrode portion G of the packet has been the potential wells next formed across G 7 of each packet Go to 7 . Therefore, during one horizontal period (H), as shown in FIG. 6E, it moves by 7 packets, that is, by 1 block. The solid-state imaging device according to the present embodiment intends to transfer signal charges and smear charges by utilizing the movement of the potential well.
また第1図及び第2図において(20)は読出しゲート
部(16)に信号電荷読出しパルスφROG及び不要電荷読
出しパルスφ′ROGを供給するライン・アドレス・シフ
ト・レジスタであり、このライン・アドレス・シフト・
レジスタ(20)は、504本の出力端子を有しており、こ
れら出力端子は受光素子(11)に対応して設けられた第
9番目から第512番目のゲート電極g1,g2‥‥g8に接続さ
れている。この信号電荷読出しパルスφROG及び不要電
荷読出しパルスφ′ROGは例えば第5図に示す様に垂直
走査パルスのハイレベル電圧よりも高い電圧値を有して
おり、この信号電荷読出しパルスφROG及び不要電荷読
出しパルスφ′ROGを読出しゲート部(16)に供給する
ときは、受光素子(11)に蓄積された信号電荷を垂直転
送部(12)に読み出すことができる。また、このライン
・アドレス・シフト・レジスタ(20)は、第10図に示す
様に、いわゆるフィールド読出しを行いうる様に信号電
荷読出しパルスφROG及び不要電荷読出しパルスφ′ROG
を読み出しゲート部(16)に供給するが、この場合、信
号電荷読出しパルスφROG及び不要電荷読出しパルス
φ′ROGの供給は、水平ブランキング期間に行われる。Further, in FIG. 1 and FIG. 2, (20) is a line address shift register for supplying the signal charge read pulse φ ROG and the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG to the read gate section (16). Address shift
The register (20) has 504 output terminals, and these output terminals are the ninth to 512th gate electrodes g 1 , g 2 provided corresponding to the light receiving element (11). It is connected to the g 8. The signal charge read pulse φ ROG and the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG have a voltage value higher than the high level voltage of the vertical scanning pulse as shown in FIG. 5, and the signal charge read pulse φ ROG and When the unnecessary charge read pulse φ'ROG is supplied to the read gate section (16), the signal charge accumulated in the light receiving element (11) can be read to the vertical transfer section (12). The line address shift register (20) has a signal charge read pulse φ ROG and an unnecessary charge read pulse φ ′ ROG so that so-called field reading can be performed as shown in FIG.
Are supplied to the read gate section (16). In this case, the signal charge read pulse φ ROG and the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG are supplied in the horizontal blanking period.
また本例においては、垂直転送部(12)の出力側にメ
モリ部(21)及び垂直読出しゲート(22)を介して水平
転送部(13)が設けられている。メモリ部(21)は、第
3図に示す様に、垂直転送部(12)のN型領域(17)に
続けてメモリゲート領域をなすN-型領域(23)及びメモ
リ領域をなすN型領域(24)を設けると共に、これらN-
型領域(23)及びN型領域(24)上に絶縁層(18)を介
して電極(25)及び(26)を設けて構成されている。こ
れら電極電極(25)及び(26)にはメモリ・コントロー
ル信号φMCが供給される。また垂直読出しゲート部(2
2)は、メモリ部(21)のN型領域(24)に続いてN-型
領域(27)を設けると共に、このN-型領域(27)上に絶
縁層(18)を介して電極(28)を設けて構成されてい
る。この電極(28)には垂直読出しゲート信号φVOGが
供給される。Further, in this example, a horizontal transfer section (13) is provided on the output side of the vertical transfer section (12) via the memory section (21) and the vertical read gate (22). As shown in FIG. 3, the memory section (21) has an N - type area (23) forming a memory gate area and an N - type forming a memory area following the N-type area (17) of the vertical transfer section (12). provided with a region (24), these N -
Electrodes (25) and (26) are provided on the mold region (23) and the N-type region (24) via an insulating layer (18). A memory control signal φ MC is supplied to these electrode electrodes (25) and (26). In addition, the vertical read gate section (2
2) provides an N - type region (27) following the N-type region (24) of the memory section (21), and an electrode () is provided on the N - type region (27) via an insulating layer (18). 28) is provided. A vertical read gate signal φ VOG is supplied to this electrode (28).
ここにメモリ部(21)は、信号電荷読出しパルスφ
ROGによって読み出された信号電荷が転送されてこない
ときは、第7図Aに示す様に、その電荷(25)及び(2
6)にローレベル電圧が供給され、メモリゲート領域(2
3)にポテンシャルバリヤが形成されてオフ(OFF)状態
とされているが、第7図Bに示す様に信号電荷読出しパ
ルスφROGによって読み出された信号電荷QSが第1ブロ
ックB1の第1パケットP1の第1ゲート電極部G1から第7
ゲート電極部G7に転送されてくると、第7図Cに示す様
に電極(25)および(26)にハイレベル電圧が供給さ
れ、このメモリ部(21)をオン(ON)状態とし、メモリ
ゲート領域(23)及びメモリ領域(24)のポテンシャル
レベルをハイレベル電圧が供給されている信号電荷転送
路(17)のポテンシャルレベルよりも深くして、第7図
D及び第7図Eに示す過程を経て、転送されてきた信号
電荷をメモリ領域(24)に蓄積し、この蓄積が終了する
と、第7図Fに示す様にメモリ電極(25)および(26)
にローレベル電圧が供給され、このメモリ部(21)をオ
フ(OFF)状態とし、メモリ・ゲート領域(23)のポテ
ンシャルレベルをハイレベル電圧が供給されている信号
電荷転送路(17)のポテンシャルレベルよりも浅くし
て、メモリ領域(24)に蓄積した信号電荷を保持する。
そして、水平ブランキング期間になると、第7図Gに示
す様に垂直読出しゲート部(22)のゲート電極(28)に
ハイレベル電圧が供給され、この垂直読出しゲート部
(22)がオン(ON)状態とされ、メモリ領域(24)に蓄
積,保持された信号電荷は水平転送部(13)に転送され
る。The memory section (21) has a signal charge read pulse φ
When the signal charges read by ROG are not transferred, as shown in FIG. 7A, the charges (25) and (2
A low level voltage is supplied to 6) and the memory gate area (2
Although a potential barrier is formed in 3) and it is in an OFF state, the signal charge Q S read by the signal charge read pulse φ ROG is stored in the first block B 1 as shown in FIG. 7B. The first gate electrode portion G 1 to the 7th portion of the first packet P 1
When transferred to the gate electrode section G 7 , a high level voltage is supplied to the electrodes (25) and (26) as shown in FIG. 7C, and this memory section (21) is turned on (ON), The potential levels of the memory gate region (23) and the memory region (24) are made deeper than the potential level of the signal charge transfer path (17) to which the high-level voltage is supplied, and are shown in FIGS. 7D and 7E. After the process shown, the transferred signal charges are accumulated in the memory region (24), and when this accumulation is completed, the memory electrodes (25) and (26) are accumulated as shown in FIG. 7F.
Is supplied with a low level voltage to turn off the memory section (21), and the potential level of the memory gate region (23) is changed to the potential of the signal charge transfer path (17) to which the high level voltage is supplied. The signal charge accumulated in the memory region (24) is held by making the level shallower than the level.
Then, in the horizontal blanking period, as shown in FIG. 7G, a high level voltage is supplied to the gate electrode (28) of the vertical read gate section (22), and the vertical read gate section (22) is turned on (ON). ) State, and the signal charges accumulated and held in the memory area (24) are transferred to the horizontal transfer section (13).
水平転送部(13)は従来周知の所謂2相駆動方式の電
荷結合素子により構成されている。第2図において、S
t1及びTr1は夫々2相駆動パルスのうちの一方の駆動パ
ルスφH1が供給されるストレージ電極及びトランスファ
電極であり、St2及びTr2は夫々他方の駆動パルスφH2が
供給されるストレージ電極及びトランスファ電極であ
る。The horizontal transfer section (13) is composed of a so-called two-phase drive type charge-coupled device which is well known in the art. In Fig. 2, S
t1 and T r1 are storage electrodes and transfer electrodes to which one drive pulse φ H1 of the two-phase drive pulses is supplied respectively, and S t2 and T r2 are storage electrodes to which the other drive pulse φ H2 is supplied respectively. And a transfer electrode.
また水平転送部(13)の出力側に信号電荷検出部(1
4)が設けられている。この信号電荷検出部(14)はフ
ローティング・ディフュージョン増幅器によって構成さ
れており、水平転送部(13)を転送されてくる信号電荷
を検出し、この信号電荷を電気的な映像信号に変換す
る。尚、(29)はこの映像信号が出力される出力端子で
ある。The signal charge detection unit (1) is connected to the output side of the horizontal transfer unit (13).
4) is provided. The signal charge detection section (14) is constituted by a floating diffusion amplifier, detects a signal charge transferred to the horizontal transfer section (13), and converts the signal charge into an electric video signal. Incidentally, (29) is an output terminal for outputting this video signal.
また本例においては、垂直転送部(12)の第1ブロッ
クB1の第1パケットP1の第3ゲート電極部G3から第6ゲ
ート電極部G6に隣接してスミア・コントロール・ゲート
部(30)を介してスミア・ドレイン領域(15)が設けら
れている。スミア・コントロール・ゲート部(30)は、
第8図に示す様に、垂直転送路をなすN型領域(17)に
隣接してP型領域(32)を設けると共にこのP型領域
(32)上に絶縁層(18)を介してゲート電極(33)を設
けて構成されている。このゲート電極(33)にはスミア
・コントロール・ゲート信号φSCGが供給される。また
スミア・ドレイン領域(15)はスミア・コントロール・
ゲート部(30)のP型領域(32)に隣接してN+型領域
(34)を設けることによって構成されている。ここにス
ミア・コントロール・ゲート部(30)は、信号電荷読出
しパルスφROGによって読み出された信号電荷QSが第1
ブロックB1の第1パケットP1の第3ゲート電極部G3から
第6ゲート電極部G6を通過する間は、ゲート電極(33)
にローレベル電圧が供給され、第9図Aに示す様にその
ポテンシャルレベルをハイレベル電圧が供給されている
信号電荷転送部(17)のポテンシャルレベルよりも浅く
してオフ(OFF)状態とし、信号電荷読出しパルスφROG
によって読み出された信号電荷がスミア・ドレイン領域
(34)に掃き出されない様にする。また、信号電荷読み
出しパルスφROGによって読み出された信号電荷が第1
ブロックB1の第1パケットP1の第3ゲート電極部G3から
第6ゲート電極部G6を通過中でない間は、ゲート電極
(33)にハイレベル電圧が供給され、第9図Bに示す様
にそのポテンシャルレベルをハイレベル電圧が供給され
ている信号電荷転送路(17)のポテンシャルレベルより
も深くしてオン(ON)状態とし、転送されてくるスミア
電荷Qsmear及び不要電荷読出しパルスφ′ROGによって
読み出された信号電荷をスミア・ドレイン領域(15)に
掃き出し得る様にされている。尚、第2図において、
(35)はチャネル・ストッパ領域である。Further, in this example, the smear control gate section is adjacent to the third gate electrode section G 3 to the sixth gate electrode section G 6 of the first packet P 1 of the first block B 1 of the vertical transfer section (12). A smear / drain region (15) is provided through (30). The smear control gate section (30)
As shown in FIG. 8, a P-type region (32) is provided adjacent to the N-type region (17) forming a vertical transfer path, and a gate is formed on the P-type region (32) via an insulating layer (18). It is configured by providing an electrode (33). The smear control gate signal φ SCG is supplied to the gate electrode (33). In addition, the smear drain area (15) has smear control
It is configured by providing an N + type region (34) adjacent to the P type region (32) of the gate portion (30). Here, in the smear control gate section (30), the signal charge Q S read by the signal charge read pulse φ ROG is the first
While passing through the third gate electrode part G 3 to the sixth gate electrode part G 6 of the first packet P 1 of the block B 1 , the gate electrode (33)
Is supplied with a low level voltage, and as shown in FIG. 9A, the potential level is made shallower than the potential level of the signal charge transfer section (17) to which the high level voltage is supplied, and turned off. Signal charge readout pulse φ ROG
The signal charge read by is prevented from being swept out to the smear / drain region (34). In addition, the signal charge read by the signal charge read pulse φ ROG is the first
A high level voltage is supplied to the gate electrode (33) while the third packet electrode portion G 3 of the first packet P 1 of the block B 1 is not passing through the sixth gate electrode portion G 6, as shown in FIG. 9B. As shown, the potential level is made deeper than the potential level of the signal charge transfer path (17) to which the high-level voltage is supplied to turn it on (ON), and the smear charge Qsmear and the unnecessary charge read pulse φ transferred. The signal charges read by the ROG 'can be swept out to the smear / drain region (15). In FIG. 2,
(35) is the channel stopper region.
次に第10図〜第14図を参照して本例の固体撮像装置の
通常モード時、即ち露出時間を1フィールド(1/60秒)
する場合の動作につき説明する。Next, referring to FIGS. 10 to 14, in the normal mode of the solid-state imaging device of this example, that is, the exposure time is 1 field (1/60 second).
The operation in the case of doing will be described.
第10図は、信号電荷読み出しパルスφROGが供給され
るタイミングを示す線図、第11図は奇数フィールド時に
おける信号電荷の転送の様子を模式的に示す線図であ
り、この第11図において実線Xは、信号電荷読出しパル
スφROGが供給された時点での垂直転送路(17)のポテ
ンシャルレベルを示し、斜線で表す部分は、その時点に
おいて読み出された信号電荷を示し、散点模様で示す部
分は既に読み出され、転送途上にある信号電荷を示して
いる。またQk,k+1は第k水平ライン及び第k+1水平
ラインから読み出された信号電荷を表している。FIG. 10 is a diagram showing the timing at which the signal charge read pulse φ ROG is supplied, and FIG. 11 is a diagram schematically showing how the signal charges are transferred in an odd field. In FIG. The solid line X indicates the potential level of the vertical transfer path (17) at the time when the signal charge read pulse φ ROG is supplied, and the hatched portion indicates the signal charge read at that time, and the dotted pattern The portion indicated by indicates the signal charge that has already been read and is in the process of being transferred. Qk, k + 1 represents the signal charges read from the kth horizontal line and the k + 1th horizontal line.
先ず奇数フィールドの第1水平期間(H)においては
信号電荷の読み出しは行われず、第5図に示す垂直走査
パルスφV1,φV2‥‥φV8のみがゲート電極g1,g2‥‥g8
に供給される。したがって、各パケットP1,P2‥‥P7に
は第6図にも示した様に第1ゲート電極部G1から第7ゲ
ート電極部G7に跨るポテンシャルウエルが形成され、こ
れが出力側に1ブロック分移動する。このとき、ポテン
シャルウエルはスミア電荷のみを転送するが、メモリ部
(21)は、第8図に示す様に信号電荷読出しパルスφ
ROGによって読み出された信号電荷が転送されてきたと
きのみオン(ON)状態とされ、また、スミア・コントロ
ール・ゲート部(30)は、第9図に示す様に信号電荷読
み出しパルスφROGによって読み出された信号電荷が転
送されてこないときは、オフ(OFF)状態となる様にさ
れているので、転送されてくるスミア電荷は、全てスミ
ア・ドレイン領域(15)に掃き出される。続く第2水平
期間,第3水平期間‥‥第8水平期間においても同様な
動作が行われる。この様に第1水平期間から第8水平期
間の間は信号電荷転送路(17)に生ずるスミア電荷の転
送、掃出のみが行われる。First, during the first horizontal period (H) of the odd field, the signal charges are not read out, and only the vertical scanning pulses φ V1 , φ V2, ... φ V8 shown in FIG. 5 are gate electrodes g 1 , g 2 ,. 8
Is supplied to. Therefore, each packet P 1, P 2 ‥‥ P 7 potential well extending over the first gate electrode portion G 1 to the seventh gate electrode portion G 7 are formed as shown in FIG. 6, which is the output side To one block. At this time, the potential well transfers only the smear charge, but the memory section (21) outputs the signal charge read pulse φ as shown in FIG.
It is turned on only when the signal charge read by the ROG is transferred, and the smear control gate section (30) is changed by the signal charge read pulse φ ROG as shown in FIG. When the read signal charge is not transferred, it is turned off, so that all the smear charges transferred are swept out to the smear / drain region (15). The same operation is performed during the following second horizontal period, third horizontal period, ... Eighth horizontal period. Thus, during the first horizontal period to the eighth horizontal period, only smear charges generated in the signal charge transfer path (17) are transferred and swept.
第9水平期間になると、第10図に示す様に、その冒頭
の水平ブランキング期間即ち第5図におけるT=t0の時
点でライン・アドレス・シフト・レジスタ(20)から第
1ブロックB1の第2パケットP2の第1ゲート電極g1、即
ち第1水平ラインの受光素子(11)に対応するゲート電
極に信号電荷読み出しパルスφROGが供給され、第11図
に示す様に、第1水平ラインの受光素子(11)に蓄積さ
れた信号電荷Q1が第1ブロックB1の第2パケットP2に読
み出される。そして、第9水平期間の間に各パケットは
1ブロック分だけ出力側に移動する。この場合、メモリ
部(21)は、第7図に示す様に信号電荷読出しパルスφ
ROGによって読み出された信号電荷が第1ブロックB1の
第1パケットP1の第1ゲート電極部G1から第7ゲート電
極部G7に転送されてきたときは、オン(ON)状態とな
り、それ以外のときは、オフ(OFF)状態となり、ま
た、スミア・コントロール・ゲート部(30)は信号電荷
読出しパルスφROGによって読み出された信号電荷が第
1ブロックB1の第1パケットP1の第3ゲート電極部G3か
ら第6ゲート電極部G6を通過する間は、オフ(OFF)状
態となり、それ以外の間はオン(ON)状態となる様にさ
れているので、受光素子(11)に蓄積され、第1ブロッ
クB1の第2パケットP2に読み出された信号電荷Q1はメモ
リ部(21)に蓄積され、第1ブロックB1の第2パケット
P2以外のパケットP1,P3〜P7によって転送されてくるス
ミア電荷はスミア・ドレイン領域(15)に掃き出され
る。次に第10水平期間になると、信号電荷Q2,3が読み出
され、上述と同様に転送される。この様に第10図に示す
信号電荷読出しパルスφROGに従って信号電荷Qk,K+1
が読み出されていく。In the ninth horizontal period, as shown in FIG. 10, at the beginning of the horizontal blanking period, that is, at time T = t 0 in FIG. 5, the first block B 1 is transferred from the line address shift register (20). The signal charge read pulse φ ROG is supplied to the first gate electrode g 1 of the second packet P 2 , that is, the gate electrode corresponding to the light receiving element (11) of the first horizontal line, and as shown in FIG. The signal charge Q 1 accumulated in the light receiving element (11) on one horizontal line is read out to the second packet P 2 of the first block B 1 . Then, during the ninth horizontal period, each packet moves to the output side by one block. In this case, the memory section (21) outputs the signal charge read pulse φ as shown in FIG.
When the read signal charge transferred from the first gate electrode portion G 1 of the first packet P 1 of the first block B 1 to the seventh gate electrode portion G 7 by ROG, turned on (ON) state , Otherwise, the smear control gate unit (30) outputs the signal charge read by the signal charge read pulse φ ROG to the first packet P of the first block B 1 . It is designed to be in an off (OFF) state while passing from the third gate electrode part G 3 to the sixth gate electrode part G 6 of 1 and to be in an on state (ON) during the other time. stored in the device (11), the signal charge Q 1 read the second packet P 2 of the first block B 1 represents stored in the memory unit (21), the first block B 1 second packet
The smear charges transferred by the packets P 1 , P 3 to P 7 other than P 2 are swept out to the smear / drain region (15). Next, in the tenth horizontal period, the signal charges Q 2 , 3 are read out and transferred as described above. Thus, the signal charge Qk, K + 1 according to the signal charge read pulse φ ROG shown in FIG.
Is read out.
この様にして信号電荷は読み出され、転送されるが、
例えば、第32水平期間においては、第46水平ライン及び
第47水平ラインの受光素子に蓄積された信号電荷Q46,47
を第1ブロックB1の第7パケットP7に読み出すと共に、
第47水平ライン及び第49水平ラインの受光素子に蓄積さ
れた信号電荷Q48,49を第2ブロックB2の第1パケットP1
に読み出す様にする。ここに第12図A及び第12図Bは夫
々第1ブロックB1の第7パケットP7に供給される垂直走
査パルスφV1〜φV8及び第2ブロックB2の第1パケット
P1に供給される垂直走査パルスφV1〜φV8を示してお
り、この場合、第12図A及び第12図Bに示す様にT=
t0′で、信号電荷読出しパルスφROGを第1ブロックB1
の第7パケットP7の第7ゲート電極g7及び第8ゲート電
極g8に供給し、第13図Aに示す様に第46水平ライン及び
第47水平ラインの受光素子に蓄積された信号電荷Q46,47
を第1ブロックB1の第7パケットP7に読み出す。この様
にすると、この信号電荷はT=t1′で第13図Bに示す様
に第1ブロックB1の第7パケットP7の第1ゲート電極部
G1から第7ゲート電極部G7に形成されるポテンシャルウ
エルに蓄積される。そこで、次にT=t2′で、第2ブロ
ックB2の第1パケットP1の第1ゲート電極g1及び第2ゲ
ート電極g2に信号電荷読み出しパルスφROGを供給し、
第13図Cに示す様に第48水平ライン及び第49水平ライン
の受光素子に蓄積された信号電荷Q48,49を第2ブロック
B2の第1パケットP1に読み出す。この様にすると、この
信号電荷はT=t3′で第13図Dに示す様に第2ブロック
B2の第1パケットP1の第1ゲート電極部G1から第7ゲー
ト電極部G7に形成されるポテンシャルウエルに蓄積され
る。以後、これらの信号電荷は夫々メモリ部(21)に向
かって転送される。この様に、第nブロックの第7パケ
ットP7に最後に読み出すべき信号電荷をこの第7パケッ
トに読み出すときは、第n+1ブロックの第1パケット
P1に最初に読み出すべき信号電荷を同一の水平ブランキ
ング期間に読み出す様にする。The signal charge is read out and transferred in this way,
For example, in the 32nd horizontal period, the signal charges Q 46 , 47 stored in the light receiving elements on the 46th horizontal line and the 47th horizontal line.
Reads the the first block seventh packet P 7 of B 1,
The signal charges Q 48 and 49 accumulated in the light receiving elements on the 47th horizontal line and the 49th horizontal line are transferred to the first packet P 1 of the second block B 2 .
To be read. Here, FIGS. 12A and 12B show vertical scanning pulses φ V1 to φ V8 supplied to the seventh packet P 7 of the first block B 1 and the first packet of the second block B 2 , respectively.
The vertical scanning pulses φ V1 to φ V8 supplied to P 1 are shown. In this case, as shown in FIGS. 12A and 12B, T =
At t 0 ′, the signal charge read pulse φ ROG is applied to the first block B 1
Of the seventh packet P 7 to the seventh gate electrode g 7 and the eighth gate electrode g 8 , and as shown in FIG. 13A, the signal charges accumulated in the light receiving elements of the 46th horizontal line and the 47th horizontal line. Q 46 , 47
Is read into the seventh packet P 7 of the first block B 1 . By doing so, the signal charge is T = t 1 ′ and the first gate electrode portion of the seventh packet P 7 of the first block B 1 is shown in FIG. 13B.
It is accumulated in the potential well formed from G 1 to the seventh gate electrode portion G 7 . Then, next, at T = t 2 ′, the signal charge read pulse φ ROG is supplied to the first gate electrode g 1 and the second gate electrode g 2 of the first packet P 1 of the second block B 2 .
As shown in FIG. 13C, the signal charges Q 48 and 49 accumulated in the light receiving elements of the 48th horizontal line and the 49th horizontal line are blocked in the second block.
Read the first packet P 1 of B 2 . By doing so, the signal charge is T = t 3 ′, and the second block as shown in FIG. 13D.
The first packet P 1 of B 2 is accumulated in the potential well formed from the first gate electrode portion G 1 to the seventh gate electrode portion G 7 . After that, these signal charges are respectively transferred to the memory section (21). Thus, when the signal charge to be read last in the 7th packet P 7 of the nth block is read in this 7th packet, the 1st packet of the n + 1th block
The signal charge to be read first for P 1 is read during the same horizontal blanking period.
この固体撮像装置においては、以上な様な動作によっ
て信号電荷は読み出され、転送されるが、最終ライン、
即ち第504水平ラインの受光素子の信号電荷Q504は第252
水平期間に読み出され、第262水平期間に水平転送部(1
3)に転送される。また偶数フィールドにおいては、第1
0図に示す様に第271に水平期間になったときに、第1水
平ライン及び第2水平ラインの受光素子に蓄積された信
号電荷から読み出す様にされるほかは奇数フィールドの
場合と同様の動作が行われる。In this solid-state imaging device, the signal charges are read out and transferred by the above-mentioned operation, but the final line,
That is, the signal charge Q 504 of the light receiving element on the 504th horizontal line is
It is read in the horizontal period, and the horizontal transfer unit (1
3) transferred to. In the even field, the first
As shown in FIG. 0, when the 271st horizontal period is reached, the signal charges are read out from the signal charges accumulated in the light receiving elements of the first horizontal line and the second horizontal line. The action is taken.
次に第14図を参照してシャッター・モード時、即ち露
出時間を1フィールド(1/60秒)以下とする場合の動作
につき、例えば4水平期間(約1/350秒)を露出時間と
する場合を例にして説明する。Next, referring to FIG. 14, in the shutter mode, that is, when the exposure time is 1 field (1/60 second) or less, for example, 4 horizontal periods (about 1/350 second) are set as the exposure time. A case will be described as an example.
この場合には、第14図に示す様に、信号電荷読出しパ
ルスφROGを供給する4水平期間前に不要電荷読み出し
パルスφ′ROGを供給する。この様にすると、1フィー
ルド前の信号電荷読出しパルスφROG供給時からこの不
要電荷読出しパルスφ′ROG供給時までに受光素子(1
1)に蓄積された信号電荷は垂直転送路(17)に読み出
され、出力側に転送される。この場合、メモリ部(21)
は、第8図に示す様に信号電荷読み出しパルスφROGに
よって読み出された信号電荷が第1ブロックB1の第1パ
ケットP1の第1ゲート電極部G1から第7ゲート電極部G7
に転送されてきたとき以外はオフ(OFF)状態とされ、
また、スミア・コントロール・ゲート部(30)は信号電
荷読み出しパルスφROGによって読み出された信号電荷
が第1ブロックB1の第1パケットP1の第3ゲート電極部
G3から第6ゲート電極部G6を通過する間以外はオン(O
N)状態となる様にされているので、不要電荷読出しパ
ルスφ′ROGによって読み出された信号電荷は全てスミ
ア・ドレイン領域(15)に掃き出される。したがって、
この不要電荷読出しパルスφ′ROGの4水平期間後に信
号電荷読出しパルスφROGが供給されると、この4水平
期間の間に受光素子(11)に蓄積された信号電荷が読み
出される。ここに、メモリ部(21)は、信号電荷読出し
パルスφROGによって読み出された信号電荷が第1ブロ
ックB1の第1パケットP1の第1ゲート電極部G1から第7
ゲート電極部G7に転送されてきたときは、オン(ON)状
態とされ、また、スミア・コントロール・ゲート部(3
0)は信号電荷読み出しパルスφROGによって読み出され
た信号電荷が第1ブロックB1の第1パケットP1の第3ゲ
ート電極G3から第6ゲート電極部G6を通過する間は、オ
フ(OFF)状態とされているので、この信号電荷読出し
パルスφROGによって読み出された信号電荷はメモリ領
域(24)に蓄積されるところとなる。この様にして1/35
0秒間の露出に基づく信号電荷を得ることができる。In this case, as shown in FIG. 14, and supplies an unnecessary charge read-out pulse phi 'ROG to 4 before horizontal period and supplies the signal charge read pulse phi ROG. In this way, the light receiving element (1) is supplied from when the signal charge read pulse φ ROG one field before is supplied to when the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG is supplied.
The signal charge accumulated in 1) is read out to the vertical transfer path (17) and transferred to the output side. In this case, the memory section (21)
As shown in FIG. 8, the signal charges read by the signal charge read pulse φ ROG are the first gate electrode portion G 1 to the seventh gate electrode portion G 7 of the first packet P 1 of the first block B 1 .
Is turned off (OFF) except when it is transferred to
Further, the smear control gate section (30) has a third gate electrode section of the first packet P 1 of the first block B 1 whose signal charge read by the signal charge read pulse φ ROG
It is turned on (O) except during the period from G 3 to the sixth gate electrode part G 6.
Since it is set to the N) state, all the signal charges read by the unnecessary charge read pulse φ'ROG are swept out to the smear / drain region (15). Therefore,
When the signal charge read pulse φ ROG is supplied after four horizontal periods of the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG , the signal charge accumulated in the light receiving element (11) during the four horizontal periods is read. In the memory section (21), the signal charges read by the signal charge read pulse φ ROG are transferred from the first gate electrode section G 1 to the seventh section of the first packet P 1 of the first block B 1 .
When transferred to the gate electrode section G 7 , it is turned on, and the smear control gate section (3
0) is off while the signal charge read by the signal charge read pulse φ ROG passes from the third gate electrode G 3 to the sixth gate electrode part G 6 of the first packet P 1 of the first block B 1 . Since it is in the (OFF) state, the signal charge read by this signal charge read pulse φ ROG is to be accumulated in the memory area (24). 1/35 in this way
A signal charge based on 0 second exposure can be obtained.
また本例においては、受光素子(11)に得られる信号
電荷のうち不要とする信号電荷の読み出し時点を可変す
ることによって種々の露出時間を取ることができるが、
不要電荷読出しパルスφ′ROGを供給する場合、供給し
ようとするゲート電極を含むパケットが信号電荷読出し
パルスφROGによって読み出された信号電荷を転送して
いない時点を選択することが必要となる。Further, in this example, various exposure times can be taken by changing the read-out point of unnecessary signal charges among the signal charges obtained in the light receiving element (11).
When the unnecessary charge read pulse φ ′ ROG is supplied, it is necessary to select a time point when the packet including the gate electrode to be supplied does not transfer the signal charge read by the signal charge read pulse φ ROG .
この様に本例の固体撮像装置によれば、受光素子(1
1)に得られる信号電荷のうち不要とする信号電荷の読
み出し時点を可変することによって、映像信号として検
出する信号電荷を任意所望の時間だけ受光素子(11)に
蓄積し得る様にされているので、これをもって露出時間
の制御を行うことができ、機械的シャッタ機構を必要と
せず、これを例えばビデオカメラに適用するときは、斯
かるビデオカメラの小型化,軽量化を図ることができる
という利益がある。Thus, according to the solid-state imaging device of this example, the light receiving element (1
By changing the read-out time point of the unnecessary signal charge in the signal charge obtained in 1), the signal charge detected as a video signal can be accumulated in the light receiving element (11) for any desired time. Therefore, the exposure time can be controlled with this, and a mechanical shutter mechanism is not required, and when this is applied to, for example, a video camera, it is possible to reduce the size and weight of the video camera. Have a profit
尚、電子シャッタ機構を有する固体撮像装置として、
受光素子に蓄積された信号電荷を基板に高電圧を供給す
ることによって、受光素子から基板に直接吸収させる様
にしたものがある。しかしながら、斯かる固体撮像装置
においては基板の電圧が振られるため、これに起因した
ノイズ、或いは画像のみだれを生ずる場合があるという
不都合があった。本例の固体撮像装置においては基板の
電圧は一定しているので、斯かる不都合はない。In addition, as a solid-state imaging device having an electronic shutter mechanism,
There is one in which a signal charge accumulated in the light receiving element is directly absorbed by the substrate by supplying a high voltage to the substrate. However, in such a solid-state image pickup device, since the voltage of the substrate is fluctuated, there is a disadvantage that noise or image drooling may occur due to this. In the solid-state imaging device of this example, the substrate voltage is constant, so there is no such inconvenience.
また本例の固体撮像装置によれば、受光素子(11)か
らパケットP1,P2‥‥P7への信号電荷の読出しは、水平
ブランキング期間内に行われるので、水平有効期間すな
わち信号電荷検出部(14)において信号電荷を検出中
に、基板の電位が読み出しパルスによって変動されるこ
とがなく、クロックパルスの電圧が振られることがな
い。Further, according to the solid-state imaging device of this example, since the signal charges are read from the light receiving element (11) to the packets P 1 , P 2, ... P 7 within the horizontal blanking period, the horizontal effective period, that is, the signal During detection of the signal charge in the charge detection section (14), the potential of the substrate is not changed by the read pulse, and the voltage of the clock pulse is not changed.
したがって、本例の固体撮像装置によれば、水平有効
期間に読み出しパルスを供給することによって生ずる固
定パターン・ノイズを回避することができる。Therefore, according to the solid-state imaging device of the present example, it is possible to avoid fixed pattern noise caused by supplying the read pulse during the horizontal effective period.
尚、上述実施例においては、1画素に1電極を対応さ
せる様にゲート電極を配する様にした場合につき述べた
が、この代わりに、1画素に2電極を対応させる様にし
ても良い。またブロック数,パケット数,ゲート電極部
数も上述の場合に限定されない。In the above embodiment, the case where the gate electrode is arranged so that one electrode corresponds to one pixel has been described, but instead of this, two electrodes may correspond to one pixel. Further, the number of blocks, the number of packets, and the number of gate electrode portions are not limited to the above-described cases.
また、上述実施例においては、P-型シリコン基板(1
0)を使用した場合につき述べたが、この代わりに、N
型シリコン基板を使用して、このN型シリコン基板の表
面側にPウエルを形成し、このPウエルに受光素子,垂
直転送部等を形成する様にしても良く、この場合にも、
上述同様の作用効果を得ることができる。Further, in the above-described embodiment, the P − -type silicon substrate (1
0), but instead of N
A P-well may be formed on the surface side of the N-type silicon substrate using a type silicon substrate, and a light receiving element, a vertical transfer section, and the like may be formed in the P-well.
It is possible to obtain the same effect as the above.
また本発明は、上述実施例に限らず、本発明の要旨を
逸脱することなく、その他、種々の構成を取り得ること
は勿論である。Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
本発明によれば、受光素子(11)に得られる信号電荷
のうち不要とする信号電荷の読み出し時点を可変するこ
とによって、映像信号として検出する信号電荷を任意所
望の時間だけ受光素子(11)に蓄積し得る様にされてい
るので、これをもって露出時間の制御を行うことがで
き、機械的シャッタ機構を必要とせず、これを例えばビ
デオカメラに適用するときは、斯かるビデオカメラの小
型化,軽量化を図ることができるという利益がある。According to the present invention, the signal charge detected as a video signal can be detected for any desired time by changing the read-out point of unnecessary signal charge among the signal charges obtained in the light receiving element (11). The exposure time can be controlled with this, and a mechanical shutter mechanism is not required. For example, when this is applied to a video camera, such a video camera can be miniaturized. However, there is an advantage that the weight can be reduced.
第1図及び第2図は夫々本発明固体撮像装置の一実施例
を示す概略的平面図及び概略的部分拡大平面図、第3図
は垂直転送部の断面図、第4図は垂直転送部を説明する
ための線図、第5図は垂直走査パルスを示す波形図、第
6図は垂直転送部のポテンシャルレベルの変化を示す線
図、第7図はメモリゲート領域,メモリ領域及び垂直読
み出しゲート領域のポテンシャルレベルの変化を示す線
図、第8図はスミア・コントロール・ゲート部及びスミ
ア・ドレイン領域を示す断面図、第9図はスミア・コン
トロール・ゲート領域及びスミア・ドレイン領域のポテ
ンシャルレベルの変化を示す線図、第10図は通常モード
時における信号読出しパルスの供給タイミングを示す線
図、第11図は奇数フィールド時における信号電荷の転送
の様子を模式的に示す線図、第12図及び第13図は夫々第
32水平期間における信号電荷の読み出しを説明するため
の波形図及びポテンシャル図、第14図はシャッタモード
時における信号電荷読出しパルスと不要電荷読出しパル
スの供給タイミングを示す線図、第15図は従来の固体撮
像装置の一例を示す概略的平面図である。 (10)はP-型シリコン基板、(11)は受光素子、(12)
は垂直転送部、(13)は水平転送部、(14)は信号電荷
検出部、(15)はスミア・ドレイン領域、(16)は読み
出しゲート部、(19)は垂直転送駆動回路、(20)はラ
イン・アドレス・シフト・レジスタ、(21)はメモリ
部、(22)は垂直読み出しゲート部、(30)はスミア・
コントロール・ゲート部、B1,B2‥‥B10は夫々ブロッ
ク、P1,P2‥‥P7は夫々パケット、G1,G2‥‥G8は夫々ゲ
ート電極部、g1,g2‥‥g8は夫々ゲート電極、PD1,PD2‥
‥PD7は夫々パケット・ドライバ回路である。1 and 2 are a schematic plan view and a schematic partially enlarged plan view showing an embodiment of the solid-state imaging device of the present invention, FIG. 3 is a sectional view of a vertical transfer unit, and FIG. 4 is a vertical transfer unit. 5 is a waveform diagram showing a vertical scanning pulse, FIG. 6 is a diagram showing changes in the potential level of the vertical transfer portion, and FIG. 7 is a memory gate region, a memory region and vertical reading. A diagram showing changes in the potential level of the gate region, FIG. 8 is a sectional view showing the smear control gate portion and the smear drain region, and FIG. 9 is a potential level of the smear control gate region and the smear drain region. Of the signal read pulse in the normal mode, and FIG. 11 schematically shows the state of signal charge transfer in the odd field. Fig. 12, Fig. 12 and Fig. 13 are respectively
Waveform diagram and potential diagram for explaining the readout of the signal charge in 32 horizontal periods, FIG. 14 is a diagram showing the supply timing of the signal charge read pulse and the unnecessary charge read pulse in the shutter mode, and FIG. 15 is a conventional diagram. It is a schematic plan view which shows an example of a solid-state imaging device. (10) is a P - type silicon substrate, (11) is a light receiving element, (12)
Is a vertical transfer unit, (13) is a horizontal transfer unit, (14) is a signal charge detection unit, (15) is a smear / drain region, (16) is a read gate unit, (19) is a vertical transfer drive circuit, (20). ) Is a line address shift register, (21) is a memory section, (22) is a vertical read gate section, and (30) is a smear.
Control gates, B 1 , B 2・ ・ ・ B 10 are blocks, P 1 , P 2・ ・ ・ P 7 are packets, G 1 , G 2・ ・ ・ G 8 are gate electrodes, g 1 , g 2・ ・ ・ G 8 is the gate electrode, PD 1 , PD 2・ ・ ・
PD 7 is a packet driver circuit, respectively.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 真木 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−226177(JP,A) 特開 昭62−122383(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Maki Sato Inventor, Maki Sato 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Within Sony Corporation (56) Reference JP-A-63-226177 (JP, A) JP-A-SHO 62-122383 (JP, A)
Claims (1)
行列状に配された受光素子と、 電荷結合素子からなり、上記受光素子に得られる信号電
荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、 電荷結合素子からなり、上記垂直転送部を転送されてく
る上記信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部を転送されてくる上記信号電荷を検出する
信号電荷検出部と、 上記垂直転送部に生ずるスミア電荷を吸収するスミア電
荷吸収部とを設け、 上記垂直転送部を複数且つ同数のゲート電極部からなる
複数のパケットに分割し、 上記受光素子に得られる上記信号電荷を1又は2個の上
記受光素子ごとに上記複数のパケットのうちの所定のパ
ケットに読み出して上記水平転送部に転送する様にした
固体撮像装置において、 上記受光素子に得られる上記信号電荷のうち不要とする
信号電荷を上記1又は2個の受光素子毎に上記複数のパ
ケットのうちの上記所定のパケットに読み出して上記ス
ミア電荷吸収部に掃き出す様にしたことを特徴とする固
体撮像装置。1. A vertical transfer unit, which comprises photodetectors arranged in a matrix in a vertical direction and a horizontal direction on a semiconductor substrate, and a charge-coupled device, which vertically transfers signal charges obtained in the photodetector. A horizontal transfer unit which is composed of a charge coupled device and horizontally transfers the signal charge transferred from the vertical transfer unit; and a signal charge detection unit which detects the signal charge transferred from the horizontal transfer unit. A smear charge absorption part that absorbs smear charges generated in the vertical transfer part, and divides the vertical transfer part into a plurality of packets composed of a plurality of gate electrode parts of the same number, and obtains the signal charge obtained in the light receiving element. In a solid-state imaging device in which one or two light receiving elements are read into a predetermined packet of the plurality of packets and transferred to the horizontal transfer unit. Unwanted signal charges of the above-mentioned signal charges are read into the predetermined packet of the plurality of packets for each of the one or two light receiving elements and are swept out to the smear charge absorption unit. Solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213348A JP2565234B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213348A JP2565234B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6455973A JPS6455973A (en) | 1989-03-02 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP62213348A Expired - Fee Related JP2565234B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Solid-state imaging device |
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