JPH0131751B2 - - Google Patents
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- JPH0131751B2 JPH0131751B2 JP56030302A JP3030281A JPH0131751B2 JP H0131751 B2 JPH0131751 B2 JP H0131751B2 JP 56030302 A JP56030302 A JP 56030302A JP 3030281 A JP3030281 A JP 3030281A JP H0131751 B2 JPH0131751 B2 JP H0131751B2
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- charge
- shift register
- photoelectric conversion
- charge transfer
- charge storage
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
- H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional [1D] array
- H04N1/192—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line
- H04N1/193—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
- H04N1/1931—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays with scanning elements electrically interconnected in groups
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
本発明は電荷転送装置およびその駆動方法に関
し、特にフアクシミリ装置等のセンサに用いられ
る電荷転送装置およびその駆動方法に関する。
CCD(Charge Coupled Device、チヤージカツ
プルド・デバイス)に代表される電荷転送装置は
微細化技術の進歩とともに固体撮像装置あるいは
フアクシミリ装置等のセンサとして急速な開発が
進められている。かゝる装置における重要な問題
点はいかにして撮像された画像の解像度を上げる
かということである。この解像度を上げるために
は、1絵素子当りの占有面積をできるだけ小さく
することゝ、絵素子を形成する光電変換部に蓄積
された電荷をできるだけ効率よく出力端子へ転送
することが重要であるがこれまで必ずしも十分な
成果を得るまでには至つていない。
従来この種の電荷転送装置の代表的なものは二
相CCDを用いたもので第1図に示すブロツク図
のような構成となつている。図では説明の便宜上
光電変換部が6個の場合を表わしており、更に入
出力部の詳細、電源等は省いてある。Q1〜Q6は
光電変換部で、その両側にはそれぞれ6個の電荷
蓄積部S11〜S16から成る第1シフトレジスタ1と
S21〜S26から成る第2シフトレジスタ2の1対の
シフトレジスタが配列されており、光電変換部と
電荷蓄積部間には6個の転送ゲートG1〜G6が第
1シフトレジスタ1と第2シフトレジスタ2へと
交互に配置されており、図示のようにクロツク信
号電圧φ1,φ2及び転送ゲート電圧φGが与えられ
るようになつている。このφ1,φ2,φGの電圧は
(+)のパルス電圧で第2図に示すタイムチヤー
トに従い各部に印加される。(図には半導体基板
がP型の場合を示してある。)その結果t1〜t2の
間で各光電変換部Q1〜Q6に蓄積されていた電荷
は各転送ゲートG1〜G6を通りそれぞれ電荷蓄積
部S11,S22,S13,S24,S15,S26へと転送蓄積さ
れる。次にt2〜t3の間で前記電荷蓄積部に蓄積さ
れた電荷がそれぞれ隣接の電荷蓄積部へ転送され
る。この過程が順次繰り返えされる結果、第1シ
フトレジスタの出力部3及び第2シフトレジスタ
の出力部4から交互にQ1〜Q6に蓄積された電荷
を取り出すことができる。
この従来例の電荷転送装置においては、上述の
ように光変換部1個が必らず電荷蓄積部1個と対
応して配置され、しかも両レジスタに対し交互に
転送ゲートを設けなければならない。従つてこれ
を1枚の半導体基板に配列すると大きな面積が必
要となる。第3図はこの間の事情を説明するため
に第1図の電荷転送装置の部分平面図を示したも
のである。図は図中に示したAA′切断線を中心に
して対象的な下半分を主として示してある。図で
5は半導体基板、6は転送ゲート電極線、7はク
ロツク信号電圧φ1駆動線、8はクロツク信号電
圧φ2駆動線、9は電荷蓄積部の1部を形成する
ポリシリコン電極、10はフイールドシリコン酸
化膜である。これから見て分るように従来の電荷
転送装置は、光電変換部と電荷蓄積部を対にして
小さくしなければならないので、たとえ光電変換
部を小さくしても電荷蓄積部の大きさで制限され
て結局小さくできないので、光電変換部1個当り
の専有面積を小さくすることが非常に困難である
という欠点を有している。
このような欠点を解決し光電変換部1個当りの
専有面積を小さくして高解像度を実現した電荷転
送装置およびその駆動方法を本出願人は別に提案
した。
この提案した電荷転送装置は半導体基板に設け
られた2m個(m1)から成り1列に相互に分
離配列された光電変換により生ずる電荷を蓄積す
る光電変換部と該光電変換部に蓄積された電荷を
転送するために前記光電変換部の列の両側に前記
光電変換部の隣接する2個に1つの電荷蓄積部が
対応するように相互に分離配列された連続する複
数個の電荷蓄積部から成る1対のシフトレジスタ
と、前記光電変換部に蓄積された電荷を前記電荷
蓄積部に転送するために前記光電変換部と前記電
荷蓄積部間に交互にかつ相互に分離配列された複
数の転送ゲートと、該転送ゲート電圧を印加する
ための前記電荷蓄積部1個当り1個宛前記転送ゲ
ートを共通接続して成る2個の転送ゲート電圧印
加端子とを含むものである。
又、この提案した装置の駆動方法は、提案した
前記装置において、前記2個のゲート電圧印加端
子に前記シフトレジスタを駆動する2個のクロツ
ク信号を同期して2個のゲート電圧を選択印加す
ることにより電荷転送装置を駆動することから成
つている。
第4図はこの提案した装置の一例である電荷転
送装置の要部を示すブロツク図、第5図はその部
分断面図を示す。この装置は前述の光電変換部が
6個から成る従来例にこの提案を適用した場合を
示しており、図もそれぞれ従来例を示した第1図
及び第3図に対応して描いてある。参照記号も同
じものについては同じ記号を用いている。
本例の装置は、半導体基板5に、Q11〜Q22の
12個の光電変換部を1列に相互に分離配列し、こ
の光電変換部に蓄積された電荷を転送するために
前記光電変換部の列の両側に、光電変換部Q11及
びQ12が電荷蓄積部S11と対応しているように、光
電変換部2個当り1個宛の電荷蓄積部が対応する
ように相互に分離配列されたS11〜S16及びS21〜
S26のそれぞれ6個の電荷蓄積部から成る第1シ
フトレジスタ1と第2シフトレジスタ2の1対の
シフトレジスタと、光電変換部Q11〜Q22に蓄積
された電荷を電荷蓄積部S11〜S16及びS21〜S26に
転送するために光電変換部と電荷蓄積部間に、転
送ゲートを、Q11とS11間にG11,Q12とS21間にG21
のように、G11〜G16、及びG21〜G26の12個をそ
れぞれ交互にかつ相互に分離配列し、この転送ゲ
ートのうち電荷蓄積部1個当り1個宛えらび即ち
G11〜G16を第1転送ゲート電極線11で共通配
線し第1転送ゲート電圧印加端子13を設け、同
様にして転送ゲートG21〜G26を第2転送ゲート
電極線12で共通配線して設けた第2転送ゲート
電圧印加端子14とを含んでいる。
次に第6図はこの装置の駆動方法の一例のクロ
ツク信号電圧とゲート電圧印加のタイムチヤート
を示したものである。クロツク信号電圧φ1が電
荷蓄積部S11,S13,S15,S22,S24及びS26に与え
られ、φ1と同じでφ1より半サイクルだけ遅れて
いるクロツク信号電圧φ2が電荷蓄積部S12,S14,
S16,S21,S22,S25に与えられている。転送ゲー
ト電圧φG1及びφG2を、第6図に示すようにまず初
めにこのクロツク信号φ1の第1発目のパルス電
圧に同期してt11〜t12時間の間同時に印加する。
かくすることにより光電変換部Q11,Q14,Q15,
Q18,Q19,Q22に蓄積された電荷がそれぞれ転送
ゲートG11,G22,G13,G24,G15,G26を通りそ
れぞれ電荷蓄積部S11,S22,S13,S24,S15,S26
に転送される。そしてこの転送された電荷は引続
くクロツク信号φ1,φ2のくり返えしに従い順次
右方向へ転送されそれぞれ第1シフトレジスタ出
力部3及び第2シフトレジスタ出力部4へ読み出
されることになる。次に今度はゲート電圧φG1及
びφG2を、第6図に示す如くクロツク信号φ2に同
期してt21〜t22の時間の間同時に印加する。かく
することにより光電変換部Q12,Q13,Q16,Q17,
Q20,Q21に蓄積された電荷がそれぞれ転送ゲー
トG21,G12,G23,G14,G25,G16を通りそれぞ
れ電荷蓄積部S21,S12,S23,S14,S25,S16に転
送される。そしてこの転送された電荷は引続くク
ロツク信号φ1,φ2のくり返えしに従い順次右方
向へ転送されそれぞれ第1シフトレジスタ出力部
3及び第2シフトレジスタ部4へ読み出されこれ
により光電変換部に蓄積された電荷が全部読み出
されたことになる。なおこの読み出された電荷は
光電変換部の順には並ばずにこの実施例の場合に
は、Q11,Q14,Q15,Q18,Q19,Q22,Q12,Q13,
Q16,Q17,Q20,Q21のように並ぶことになるの
で、この読み出された電荷は一度予めプログラム
してある論理制御部からの信号により光電変換部
の順に並べ替えを行うことになる。
上述の説明からこの別に提案した装置およびそ
の駆動方法によると、従来例の平面図を示した第
3図と、この提案例の平面図を示した第5図の比
較から明らかなように、光電変換部1個当りの専
有面積は従来例の約1/2に縮少されており解像度
が約2倍に増すことになり従来技術の解像度を上
げることが困難であるという欠点が除去されるこ
とが分る。
しかしながらこの提案した装置およびその駆動
法によると、前述のように光電変換部から読み出
された光電変換部の順には並ばなくなるので、こ
の読み出された電荷は一度予めプログラムしてあ
る論理制御部からの信号により光電変換部の順に
並べ替えを行うことが必要となる。このことは電
荷転送装置の外に別に前記論理制御部を設けるこ
とになり更にはこの処理に要する時間が電荷の転
送効率を低下させる懸念があるので、これが必要
で無くなることが更に望まれることになる。
本発明の目的はかゝる要望を満足するところの
電荷転送装置およびその駆動方法を提供すること
にある。
本発明によれば、半導体基板に列をなして形成
された複数の光電変換部と、該光電変換部の列の
一方の側にその列に並行して設けられた第1の電
荷転送シフトレジスタと、この第1の電荷転送シ
フトレジスタの前記光電変換部の列とは反対側に
その列に並行して設けられた第2の電荷転送シフ
トレジスタと、前記光電変換部の列に並行して設
けられた第3の電荷転送シフトレジスタと、この
第3の電荷転送シフトレジスタの前記光電変換部
の列とは反対側にその列に並行して設けられた第
4の電荷転送シフトレジスタとを有し、前記第1
乃至第4の電荷転送シフトレジスタはそれぞれ電
荷が順次転送されるように一列に連続して配列さ
れた複数の電荷蓄積部を有するとともに、各電荷
蓄積部は隣接する2つの前記光電変換部にそれぞ
れ対応して設けられており、更に、1つおきの前
記光電変換部とそれらに対応する前記第1の電荷
転送シフトレジスタの前記電荷蓄積部との間にそ
れぞれ配置された第1の転送ゲートと、前記第1
の電荷転送シフトレジスタ中の1つおきの前記電
荷蓄積部と前記第2の電荷転送シフトレジスタ中
の対応する1つおきの前記電荷蓄積部との間にそ
れぞれ設けられた第2の転送ゲートと、他の1つ
おきの前記光電変換部とそれらに対応する前記第
3の電荷転送シフトレジスタの前記電荷蓄積部と
の間にそれぞれ配置された第3の転送ゲートと、
前記第3の電荷転送シフトレジスタ中の1つおき
の前記電荷蓄積部と前記第4の電荷転送シフトレ
ジスタ中の対応する1つおきの前記電荷蓄積部と
の間にそれぞれ設けられた第4の転送ゲートとを
含む電荷転送装置を得る。
更に、本発明によれば、半導体基板に列をなし
て形成された複数の光電変換部と、該光電変換部
の列の一方の側にその列に並行して設けられた第
1の電荷転送シフトレジスタと、この第1の電荷
転送シフトレジスタの前記光電変換部の列とは反
対側にその列に並列して設けられた第2の電荷転
送シフトレジスタと、前記光電変換部の列に並行
して設けられた第3の電荷転送シフトレジスタ
と、この第3の電荷転送シフトレジスタの前記光
電変換部の列とは反対側にその列に並行して設け
られた第4の電荷転送シフトレジスタとを有し、
前記第1乃至第4の電荷転送シフトレジスタはそ
れぞれ電荷が順次転送されるように一列に連続し
て配列された複数の電荷蓄積部を有するととも
に、各電荷蓄積部は隣接する2つの前記光電変換
部にそれぞれ対応して設けられており、更に、1
つおきの前記光電変換部とそれらに対応する前記
第1の電荷転送シフトレジスタの前記電荷蓄積部
との間にそれぞれ配置された第1の転送ゲート
と、前記第1の電荷転送シフトレジスタ中の1つ
おきの前記電荷蓄積部と前記第2の電荷転送シフ
トレジスタ中の対応する1つおきの前記電荷蓄積
部との間にそれぞれ設けられた第2の転送ゲート
と、他の1つおきの前記光電変換部とそれらに対
応する前記第3の電荷転送シフトレジスタの前記
電荷蓄積部との間にそれぞれ配置された第3の転
送ゲートと、前記第3の電荷転送シフトレジスタ
中の1つおきの前記電荷蓄積部と前記第4の電荷
転送シフトレジスタ中の対応する1つおきの前記
電荷蓄積部との間にそれぞれ設けられた第4の転
送ゲートとを含む電荷転送装置の駆動方法におい
て、前記第1および第3の電荷転送シフトレジス
タ中の前記1つおきの電荷蓄積部と前記光電変換
部との間の前記第1および第3の転送ゲートを介
して前記1つおきの電荷蓄積部に電荷をそれぞれ
転送した後、この転送された電荷を前記第2およ
び第4の転送ゲートを介して前記第2および第4
の電荷転送シフトレジスタに転送し、しかる後残
りの前記第1および第3の転送ゲートを介して前
記第1および第3の電荷転送シフトレジスタにそ
れぞれ電荷を転送し、その後前記転送された電荷
を前記第1乃至第4の電荷転送シフトレジスタ中
をそれぞれ電荷転送せしめる電荷転送装置の駆動
方法を得る。
以下図面を用い本発明について詳細に説明す
る。
第7図は本発明の第1実施例である電荷転送装
置の要部を示すブロツク図である。
本実施例の装置は、例えばP型の半導体基板
に、N型拡散領域から形成されたQ11〜Q12の12
個から成り1列に相互に分離配列された光電変換
部と、この光電変換部Q11〜Q12に蓄積された電
荷を転送するために例えば酸化シリコン等の絶縁
薄層を介して電圧を印加することにより前記半導
体基板内に電荷を蓄積、転送する電荷蓄積部S11
〜S16,S21〜S26,S31〜S36及びS41〜S46が、光電
変換部Q11及びQ12が電荷蓄積部S11と対応してい
るように光電変換部2個当り1個宛の電荷蓄積部
が対応するように相互に分離配列されたそれぞれ
6個の電荷蓄積部から成るシフトレジスタが、前
記光電変換部の列を介して列の両側にそれぞれ2
個宛設けられた第1シフトレジスタ21(S11〜
S16)と第3シフトレジスタ23(S31〜S36)及
び第2シフトレジスタ22(S21〜S26)と第4シ
フトレジスタ24(S41〜S46)と、(なおこゝで
S10,S20,S30及びS40はそれぞれのレジスタ出力
部である。)光電変換部に蓄積された電荷を第1、
第2シフトレジスタ21,22に転送するために
光電変換部Q11〜Q16と電荷蓄積部S11〜S16,S21
〜S26間に、電荷蓄積部と同様に絶縁薄層を介し
て電圧を印加することにより前記半導体基板内に
電荷の転送領域を形成する転送ゲートを、Q11と
S11間にG11,Q21とS21間にG21のように交互にか
つ分離配列されて各6個のゲートから成る第1転
送ゲートG11〜G16及び第2転送ゲートG21〜G26
と、これらのゲートに電圧を印加するためにそれ
ぞれのゲートを共通接続して成る第1転送ゲート
電圧印加端子25及び第2転送ゲート電圧印加端
子26と、この第1シフトレジスタ21に転送さ
れた電荷の1部を第3シフトレジスタ23へ、第
2シフトレジスタ22に転送された電荷の1部を
第4シフトレジスタ24へそれぞれ転送するため
に、電荷蓄積部S11とS31間にG31,S13とS33間に
G32,S15とS35間にG33,S22とS42間にG41,S24と
S44間にG42、S26とS46間にG26のように、第1シ
フトレジスタ21と第3シフトレジスタ23間に
は奇数番目の電荷蓄積部間毎に、第2シフトレジ
スタ22と第4シフトレジスタ間では偶数番目の
電荷蓄積部間毎にそれぞれ3個宛から成る第3転
送ゲートG31〜G33及び第4転送ゲートG41〜G43
と、これらのゲートに電圧を印加するためにそれ
ぞれのゲートを共通接続して成る第3転送ゲート
電圧印加端子27、第4転送ゲート印加端子28
とを設けることを含みその他必要な入出力部、電
源などの部分と配線等を設けることにより出来上
る。なお、前記各転送ゲートの配列は同一シフト
レジスタを構成する電荷蓄積部には同時に相隣接
しては電荷が転送されないように設けられてい
る。
又本実施例の平面図は特に示さなかつたけれど
も、第5図に示した別の提案した装置の平面図に
おいて、図の下側に第4シフトレジスタと第4転
送ゲートとを図示の第2シフトレジスタ及び第2
の転送ゲートとほぼ同様の形で付加した形になり
光電変換部1個当りの専有面積は従来例の約1/2
に縮少されており解像度は約2倍に増すことにな
る。
次に本発明の第1実施例による電荷転送装置の
駆動方法について説明する。
第7図に示すように、第1シフトレジスタ21
と第2シフトレジスタ22とはクロツク信号電圧
φ1,φ2による2相駆動とし、φ1は第1シフトレ
ジスタの奇数番目の電荷蓄積部S11,S13,S15及
び第2シフトレジスタ22の偶数番目の電荷蓄積
部S22,S24,S26に印加され、φ2はこれに対して
S12,S14,S16及びS21,S23,S25に印加されるよ
うになつている。又、第3シフトレジスタ23と
第4シフトレジスタ24とはクロツク信号電圧
φ3,φ4による2相駆動とし、φ1,φ2の場合と同
様にφ3は電荷蓄積部S31,S33,S35及びS42,S44,
S46に、φ4はS32,S34,S36及びS41,S43,S45に印
加される。
一方、第1転送ゲートG11〜G16と第2転送ゲ
ートG21〜G26にはそれぞれの電圧印加端子25,
26を介して共にφG1なるゲート電圧が、第3転
送ゲートG31〜G33と第4転送ゲートG41〜G43に
はそれぞれ電圧印加端子27,28を介して共に
φG2なるゲート電圧が印加される。これらのクロ
ツク信号電圧及びゲート電圧はいずれも約(+)
12Vの大きさでパルス幅は約1μsecのパルス電圧
でその時間的配列は第8図に示すタイムチヤート
により定められる。
まず初めに、t31〜t32の間φ1に同期してφG1を印
加すると、光電変換部Q11の電荷は転送ゲート
G11を介して電荷蓄積部S11に転送され、同様にし
てQ14→S22,Q15→S13,Q18→S24,Q19→S15,
Q22→S26へと転送される。次にt32〜t33の間φ3に
同期してφG2を印加すると、S11,S13,S15に転送
された電荷は第3転送ゲートG31〜G33を介して
S31,S33,S35に転送され、同様にしてS22→S42,
S24→S44,S26→S46へと転送される。次にt33〜t34
の間φ2に同期して再びφG1を印加すると、これま
でと同様にして、Q12→S21,Q13→S12,Q16→
S23,Q17→S14,Q20→S25,Q21→S16のように光
電変換部に残つていた電荷が全部電荷蓄積部に転
送される。
第1表はこのようにして転送される電荷の位置
を示したもので、第1欄の回はクロツク信号電圧
の印加回数、第2欄は印加電圧の別を表わし、表
中の数字は電荷蓄積部の番号でその位置を表わし
ている。ここで第1表中の第2回と第3回の行を
横に眺めて見ると、例えば第1シフトレジスタ2
1ではS12,S14,S16、第3シフトレジスタ23
ではS31,S33,S35の様に同一シフトレジスタを
構成する電荷蓄積部には1個置きに電荷が転送さ
れた状態となり同時に相隣接しては転送されな
い。
The present invention relates to a charge transfer device and a method for driving the same, and more particularly to a charge transfer device used in a sensor such as a facsimile device and a method for driving the same. Charge transfer devices such as CCDs (Charge Coupled Devices) are being rapidly developed as sensors for solid-state imaging devices or facsimile devices as miniaturization technology advances. An important issue in such devices is how to increase the resolution of the captured images. In order to increase this resolution, it is important to make the area occupied by each picture element as small as possible, and to transfer the charges accumulated in the photoelectric conversion part that forms the picture element to the output terminal as efficiently as possible. So far, we have not necessarily achieved sufficient results. Conventionally, a typical charge transfer device of this type uses a two-phase CCD and has a configuration as shown in the block diagram shown in FIG. For convenience of explanation, the figure shows a case where there are six photoelectric conversion units, and details of input/output units, power supplies, etc. are omitted. Q 1 to Q 6 are photoelectric conversion units, and on both sides there are first shift registers 1 each consisting of six charge storage units S 11 to S 16 .
A pair of shift registers of the second shift register 2 consisting of S 21 to S 26 are arranged, and six transfer gates G 1 to G 6 are connected to the first shift register 1 between the photoelectric conversion section and the charge storage section. and the second shift register 2, and are supplied with clock signal voltages φ 1 , φ 2 and transfer gate voltage φ G as shown in the figure. The voltages φ 1 , φ 2 , and φ G are (+) pulse voltages that are applied to each part according to the time chart shown in FIG. 2. (The figure shows the case where the semiconductor substrate is P type.) As a result, the charges accumulated in each photoelectric conversion unit Q 1 to Q 6 between t 1 and t 2 are transferred to each transfer gate G 1 to G 6 , and are transferred and accumulated to charge storage units S 11 , S 22 , S 13 , S 24 , S 15 , and S 26 , respectively. Next, between t2 and t3 , the charges accumulated in the charge accumulation sections are transferred to the respective adjacent charge accumulation sections. As a result of sequentially repeating this process, the charges accumulated in Q 1 to Q 6 can be taken out alternately from the output section 3 of the first shift register and the output section 4 of the second shift register. In this conventional charge transfer device, as described above, one photoconversion section is necessarily arranged in correspondence with one charge storage section, and transfer gates must be provided alternately for both registers. Therefore, arranging these on one semiconductor substrate requires a large area. FIG. 3 shows a partial plan view of the charge transfer device of FIG. 1 in order to explain the situation during this period. The figure mainly shows the symmetrical lower half centered on the AA′ cutting line shown in the figure. In the figure, 5 is a semiconductor substrate, 6 is a transfer gate electrode line, 7 is a clock signal voltage φ 1 drive line, 8 is a clock signal voltage φ 2 drive line, 9 is a polysilicon electrode forming a part of the charge storage section, 10 is a field silicon oxide film. As you can see, in conventional charge transfer devices, the photoelectric conversion section and the charge storage section must be made small by pairing them, so even if the photoelectric conversion section is made small, it is limited by the size of the charge storage section. Therefore, it has the disadvantage that it is very difficult to reduce the area occupied by each photoelectric conversion section. The present applicant has separately proposed a charge transfer device and a method for driving the same that solves these drawbacks and achieves high resolution by reducing the area occupied by each photoelectric conversion section. The proposed charge transfer device consists of 2m units (m1) provided on a semiconductor substrate, and includes a photoelectric conversion section that accumulates charges generated by photoelectric conversion, which are arranged in a row and separated from each other, and a charge transfer device that stores charges accumulated in the photoelectric conversion section. A plurality of consecutive charge storage sections are arranged separately from each other such that one charge storage section corresponds to two adjacent photoelectric conversion sections on both sides of the row of photoelectric conversion sections for transferring the photoelectric conversion sections. a pair of shift registers; and a plurality of transfer gates arranged alternately and separated from each other between the photoelectric conversion section and the charge accumulation section for transferring the charges accumulated in the photoelectric conversion section to the charge accumulation section. and two transfer gate voltage application terminals, one for each of the charge storage sections and two transfer gate voltage application terminals connected in common to the transfer gates for applying the transfer gate voltage. Further, the proposed method for driving the device is to selectively apply two gate voltages to the two gate voltage application terminals in synchronization with two clock signals for driving the shift register. This consists in driving a charge transfer device. FIG. 4 is a block diagram showing the main parts of a charge transfer device which is an example of the proposed device, and FIG. 5 is a partial sectional view thereof. This device shows a case in which this proposal is applied to the conventional example consisting of six photoelectric converters, and the figures are drawn corresponding to FIGS. 1 and 3, respectively, showing the conventional example. The same reference symbols are used for the same items. The device of this example has Q 11 to Q 22 on the semiconductor substrate 5.
Twelve photoelectric conversion units are arranged separately from each other in a row, and photoelectric conversion units Q 11 and Q 12 are arranged on both sides of the row of photoelectric conversion units to transfer the charges accumulated in the photoelectric conversion units. S 11 to S 16 and S 21 to which are arranged separately from each other so that one charge storage part for every two photoelectric conversion parts corresponds to the storage part S 11 .
A pair of shift registers, the first shift register 1 and the second shift register 2 each consisting of six charge storage sections S26 , and the photoelectric conversion sections Q11 to Q22 are transferred to the charge storage section S11 . 〜S 16 and S 21 〜S 26 A transfer gate is installed between the photoelectric conversion section and the charge storage section, and G 11 is connected between Q 11 and S 11 , and G 21 is connected between Q 12 and S 21 .
Twelve gates G 11 to G 16 and G 21 to G 26 are arranged alternately and separated from each other as shown in FIG.
G 11 to G 16 are commonly wired with the first transfer gate electrode line 11 and a first transfer gate voltage application terminal 13 is provided, and similarly, the transfer gates G 21 to G 26 are commonly wired with the second transfer gate electrode line 12. A second transfer gate voltage application terminal 14 is provided. Next, FIG. 6 shows a time chart of clock signal voltage and gate voltage application as an example of a method for driving this device. A clock signal voltage φ 1 is applied to the charge storage units S 11 , S 13 , S 15 , S 22 , S 24 and S 26 , and a clock signal voltage φ 2 which is the same as φ 1 but lags φ 1 by half a cycle is applied. Charge storage section S 12 , S 14 ,
It is given to S 16 , S 21 , S 22 , and S 25 . As shown in FIG. 6, transfer gate voltages φ G1 and φ G2 are first applied simultaneously during time t 11 to t 12 in synchronization with the first pulse voltage of clock signal φ 1 .
By doing this, the photoelectric conversion parts Q 11 , Q 14 , Q 15 ,
The charges accumulated in Q 18 , Q 19 , and Q 22 pass through transfer gates G 11 , G 22 , G 13 , G 24 , G 15 , and G 26 , respectively, and charge accumulation parts S 11 , S 22 , S 13 , and S , respectively. 24 , S15 , S26
will be forwarded to. The transferred charges are sequentially transferred to the right in accordance with the repetition of the subsequent clock signals φ 1 and φ 2 and read out to the first shift register output section 3 and the second shift register output section 4, respectively. . Next, gate voltages φ G1 and φ G2 are simultaneously applied during the time period t 21 to t 22 in synchronization with the clock signal φ 2 as shown in FIG. By doing this, the photoelectric conversion parts Q 12 , Q 13 , Q 16 , Q 17 ,
Charges accumulated in Q 20 and Q 21 pass through transfer gates G 21 , G 12 , G 23 , G 14 , G 25 , and G 16 , respectively, and charge accumulation parts S 21 , S 12 , S 23 , S 14 , and S 16 , respectively. 25 , forwarded to S 16 . The transferred charges are then sequentially transferred to the right in accordance with the repetition of the clock signals φ 1 and φ 2 and read out to the first shift register output section 3 and the second shift register section 4, respectively, so that they are converted into photoelectrons. This means that all the charges accumulated in the conversion section have been read out. Note that the read charges are not arranged in the order of the photoelectric conversion units, but in the case of this embodiment, Q 11 , Q 14 , Q 15 , Q 18 , Q 19 , Q 22 , Q 12 , Q 13 ,
Since they are arranged like Q 16 , Q 17 , Q 20 , and Q 21 , the read charges must be rearranged in the order of the photoelectric conversion unit by a signal from the logic control unit that has been programmed in advance. become. According to the above-mentioned explanation, the separately proposed device and its driving method show that the photoelectric The area occupied by each conversion unit is reduced to approximately 1/2 of that of the conventional example, and the resolution is approximately doubled, eliminating the drawback of the conventional technology that it is difficult to increase the resolution. I understand. However, according to this proposed device and its driving method, since the photoelectric conversion units are not lined up in the order in which they are read out from the photoelectric conversion units as described above, the read charges are transferred to the previously programmed logic control unit. It is necessary to rearrange the photoelectric conversion units in the order of the signals from the photoelectric conversion units. This requires the provision of the logic control section separately outside the charge transfer device, and furthermore, there is a concern that the time required for this process will reduce the charge transfer efficiency, so it is even more desirable that this is no longer necessary. Become. An object of the present invention is to provide a charge transfer device and a method for driving the same that satisfy such demands. According to the present invention, a plurality of photoelectric conversion sections are formed in a row on a semiconductor substrate, and a first charge transfer shift register is provided on one side of the row of photoelectric conversion sections in parallel with the row. and a second charge transfer shift register provided in parallel with the column of the photoelectric conversion units on the opposite side of the column of the photoelectric conversion units of the first charge transfer shift register, and in parallel with the column of the photoelectric conversion units. a third charge transfer shift register provided, and a fourth charge transfer shift register provided in parallel to the column on the opposite side of the column of photoelectric conversion units of the third charge transfer shift register. having said first
Each of the fourth charge transfer shift registers has a plurality of charge storage sections arranged in a row so that charges are sequentially transferred, and each charge storage section is connected to each of the two adjacent photoelectric conversion sections. first transfer gates provided correspondingly, and further arranged between every other photoelectric conversion section and the charge storage section of the first charge transfer shift register corresponding thereto; , said first
a second transfer gate provided between every other charge storage section in the charge transfer shift register and a corresponding every other charge storage section in the second charge transfer shift register; , a third transfer gate disposed between every other photoelectric conversion unit and the corresponding charge storage unit of the third charge transfer shift register;
A fourth charge storage section provided between every other charge storage section in the third charge transfer shift register and every other corresponding charge storage section in the fourth charge transfer shift register. A charge transfer device including a transfer gate is obtained. Furthermore, according to the present invention, a plurality of photoelectric conversion sections are formed in a row on a semiconductor substrate, and a first charge transfer section is provided on one side of the row of photoelectric conversion sections in parallel with the row. a shift register; a second charge transfer shift register provided in parallel with the column of photoelectric conversion units on the opposite side of the column of the photoelectric conversion units of the first charge transfer shift register; and a fourth charge transfer shift register provided in parallel with the column of photoelectric conversion units on the opposite side of the column of the photoelectric conversion units of the third charge transfer shift register. and has
Each of the first to fourth charge transfer shift registers has a plurality of charge storage sections arranged in a row so that charges are sequentially transferred, and each charge storage section is connected to two adjacent photoelectric conversion units. 1.
a first transfer gate disposed between each of the two photoelectric conversion units and the corresponding charge storage unit of the first charge transfer shift register; a second transfer gate provided between every other charge storage section and a corresponding every other charge storage section in the second charge transfer shift register; a third transfer gate disposed between the photoelectric conversion section and the corresponding charge storage section of the third charge transfer shift register; and every other gate in the third charge transfer shift register. A method for driving a charge transfer device, the method comprising: a fourth transfer gate provided between each of the charge storage units in the fourth charge transfer shift register and every other corresponding charge storage unit in the fourth charge transfer shift register; the every other charge storage section through the first and third transfer gates between the every other charge storage section and the photoelectric conversion section in the first and third charge transfer shift registers; After transferring the charges to the second and fourth transfer gates, the transferred charges are transferred to the second and fourth transfer gates through the second and fourth transfer gates.
, and then transfers the charge to the first and third charge transfer shift registers through the remaining first and third transfer gates, respectively, and then transfers the transferred charge to the first and third charge transfer shift registers, respectively. A method for driving a charge transfer device that transfers charges in each of the first to fourth charge transfer shift registers is obtained. The present invention will be explained in detail below using the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing the main parts of a charge transfer device according to a first embodiment of the present invention. In the device of this embodiment, 12 of Q 11 to Q 12 are formed from N-type diffusion regions on a P-type semiconductor substrate, for example.
A voltage is applied through an insulating thin layer such as silicon oxide to transfer the charges accumulated in the photoelectric conversion parts Q11 to Q12 , which are arranged in a row and separated from each other. A charge storage section S11 that stores and transfers charges within the semiconductor substrate by
~S 16 , S 21 ~ S 26 , S 31 ~S 36 and S 41 ~S 46 are arranged per two photoelectric conversion units so that photoelectric conversion units Q 11 and Q 12 correspond to charge storage unit S 11 . Two shift registers each consisting of six charge storage units arranged separately from each other so that each charge storage unit corresponds to each other are arranged on both sides of the column via the column of photoelectric conversion units.
The first shift register 21 (S 11 to
S 16 ), the third shift register 23 (S 31 to S 36 ), the second shift register 22 (S 21 to S 26 ), and the fourth shift register 24 (S 41 to S 46 ), (in this case)
S 10 , S 20 , S 30 and S 40 are respective register outputs. ) The charges accumulated in the photoelectric conversion section are
Photoelectric conversion units Q 11 to Q 16 and charge storage units S 11 to S 16 , S 21 for transferring to the second shift registers 21 and 22
Between Q11 and S26 , a transfer gate that forms a charge transfer region in the semiconductor substrate by applying a voltage through an insulating thin layer in the same manner as the charge storage section is installed.
First transfer gates G 11 to G 16 and second transfer gates G 21 to 6 are arranged alternately and separately, such as G 11 between S 11 and G 21 between Q 21 and S 21 . G26
and a first transfer gate voltage application terminal 25 and a second transfer gate voltage application terminal 26, which are formed by connecting the respective gates in common in order to apply voltage to these gates, and the voltage transferred to the first shift register 21. In order to transfer a part of the charge to the third shift register 23 and a part of the charge transferred to the second shift register 22 to the fourth shift register 24, G 31 is connected between the charge storage parts S 11 and S 31 . , between S 13 and S 33
G 32 , G 33 between S 15 and S 35 , G 41 between S 22 and S 42 , S 24 and
G 42 between S 44 and G 26 between S 26 and S 46 , and between the first shift register 21 and the third shift register 23, there is a second shift register 22 between each odd-numbered charge storage section. Between the fourth shift registers, third transfer gates G 31 to G 33 and fourth transfer gates G 41 to G 43 each consist of three gates for each even-numbered charge storage section.
and a third transfer gate voltage application terminal 27 and a fourth transfer gate voltage application terminal 28, each of which is connected in common to apply a voltage to these gates.
It is completed by providing other necessary input/output parts, power supply parts, wiring, etc. The transfer gates are arranged in such a way that charges are not transferred to adjacent charge storage sections constituting the same shift register at the same time. Although the plan view of this embodiment is not particularly shown, in the plan view of another proposed device shown in FIG. shift register and second
The shape is almost the same as that of the transfer gate, and the area occupied by each photoelectric conversion section is approximately 1/2 that of the conventional example.
The resolution will be approximately doubled. Next, a method for driving the charge transfer device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 7, the first shift register 21
and the second shift register 22 are two-phase driven by clock signal voltages φ 1 and φ 2 , and φ 1 is the odd-numbered charge storage section S 11 , S 13 , S 15 of the first shift register and the second shift register 22 is applied to the even-numbered charge storage parts S 22 , S 24 , and S 26 , and φ 2 is applied to this.
It is applied to S 12 , S 14 , S 16 and S 21 , S 23 , S 25 . Further, the third shift register 23 and the fourth shift register 24 are driven in two phases by clock signal voltages φ 3 and φ 4 , and φ 3 is driven by charge storage portions S 31 and S 33 as in the case of φ 1 and φ 2 . , S 35 and S 42 , S 44 ,
In S 46 , φ 4 is applied to S 32 , S 34 , S 36 and S 41 , S 43 , S 45 . On the other hand, the first transfer gates G 11 to G 16 and the second transfer gates G 21 to G 26 have respective voltage application terminals 25,
A gate voltage of φ G1 is applied to both the third transfer gates G 31 to G 33 and a gate voltage of φ G2 to the third transfer gates G 31 to G 33 and a fourth transfer gate G 41 to G 43 via voltage application terminals 27 and 28, respectively. applied. These clock signal voltages and gate voltages are both approximately (+)
The pulse voltage has a magnitude of 12V and a pulse width of about 1 μsec, and its temporal arrangement is determined by the time chart shown in FIG. First, when φ G1 is applied in synchronization with φ 1 between t 31 and t 32 , the charge in the photoelectric conversion unit Q 11 is transferred to the transfer gate.
The charges are transferred to the charge storage section S 11 via G 11 and similarly Q 14 →S 22 , Q 15 →S 13 , Q 18 →S 24 , Q 19 →S 15 ,
Transferred to Q 22 →S 26 . Next, when φ G2 is applied in synchronization with φ 3 between t 32 and t 33 , the charges transferred to S 11 , S 13 , and S 15 are transferred via the third transfer gates G 31 to G 33 .
Transferred to S 31 , S 33 , S 35 and similarly S 22 → S 42 ,
Transferred to S 24 → S 44 and S 26 → S 46 . then t 33 ~ t 34
When φ G1 is applied again in synchronization with φ 2 during the period, Q 12 →S 21 , Q 13 →S 12 , Q 16 →
All the charges remaining in the photoelectric conversion section are transferred to the charge storage section as shown in S 23 , Q 17 →S 14 , Q 20 →S 25 , and Q 21 →S 16 . Table 1 shows the positions of the charges transferred in this way. The times in the first column indicate the number of times the clock signal voltage is applied, the second column indicates the type of applied voltage, and the numbers in the table indicate the charges. The location is indicated by the number of the storage section. If we look at the second and third rows in Table 1 horizontally, we see that, for example, the first shift register 2
1, S 12 , S 14 , S 16 , third shift register 23
In this case, charges are transferred to every other charge storage section such as S 31 , S 33 , and S 35 constituting the same shift register, and charges are not transferred adjacent to each other at the same time.
【表】
さて、このように一度電荷蓄積部に全電荷を転
送した後は、光電変換部の順に従つて電荷が各シ
フトレジスタの出力部に転送されるように、クロ
ツク信号電圧φ1〜φ4を印加してやる。この場合
には第1表に示す如く、φ4を印加することによ
りQ11の電荷が第3シフトレジスタ23の出力部
S30に転送され、続いてφ1,φ2,φ3,φ4の順にく
り返えし印加することにより全電荷が光電変換部
の順にシフトレジスタの出力部へ転送、読み出さ
れ画像として組み立てられることになる。
第9図は本発明の第2実施例の装置の要部を示
すブロツク図である。この実施例はこの図から明
らかなように第7図に示した第1実施例の第3転
送ゲートG31〜G33と第4転送ゲートG41〜G43の
設置場所を入れ代えた配置になつている。
この第2実施例の装置の駆動方法の一実施例は
第9図に示すように各電荷蓄積部に印加するφ1,
φ2及びφ3,φ4の配列は第1実施例と同じである
が、その印加順序が第2表に示すように異なつて
いる。こゝで第2表は、第1表と同様にして電荷
の転送位置を表示したものである。[Table] Now, once all the charges are transferred to the charge storage section in this way, the clock signal voltages φ 1 to φ are adjusted so that the charges are transferred to the output section of each shift register in the order of the photoelectric conversion sections. I'm going to apply 4 . In this case, as shown in Table 1, by applying φ 4 , the charge of Q 11 is transferred to the output of the third shift register 23.
By repeatedly applying φ 1 , φ 2 , φ 3 , and φ 4 in the order of S 30 , all charges are transferred to the output section of the shift register in the order of the photoelectric conversion section and read out as an image. It will be assembled. FIG. 9 is a block diagram showing the main parts of an apparatus according to a second embodiment of the present invention. As is clear from this figure, in this embodiment, the installation locations of the third transfer gates G 31 to G 33 and the fourth transfer gates G 41 to G 43 of the first embodiment shown in FIG. 7 are switched. It's summery. One embodiment of the method for driving the device of the second embodiment is as shown in FIG. 9, in which φ 1 ,
The arrangement of φ 2 , φ 3 , and φ 4 is the same as in the first embodiment, but the order of application is different as shown in Table 2. Here, Table 2 shows the charge transfer positions in the same way as Table 1.
【表】
まず初めに、クロツク信号φ2に同期してゲー
ト電圧φG1を印加し、次いでφ4に同期してφG2を印
加し、続いてφ1に同期して再びφG1を印加する。
かくして第2表に示すように光電変換部に蓄積さ
れた電荷は、Q11→S11,Q12→S41,Q13→S32,
Q14→S22,Q15→S13,Q16→S43、Q17→S34、Q18
→S24,Q19→S15,Q20→S45,Q21→S36,Q22→S26
のように全部の電荷が各レジスタを構成する電荷
蓄積部に1個おきに順に転送蓄積される。かくし
て後は光電変換部の順に電荷がシフトレジスタの
出力部へ転送されるようにクロツク信号を印加し
てやることにより、すなわち前に引続いてφ2,
φ3,φ4,φ1,φ2,………の順に印加することに
より第2表に示すように全電荷が光電変換部の順
にいずれかのシフトレジスタの出力部へ転送され
画像として組み立てられることになる。
上述の説明から明らかなように第1実施例の電
荷転送装置と第2実施例の電荷転送装置との駆動
方法は、別に提案した装置に更に第3シフトレジ
スタ23、第4シフトレジスタ24からなる1対
のシフトレジスタを付加し、同一シフトレジスタ
の相隣る電荷蓄積部には同時に電荷が転送される
ことの無いよう転送ゲートを設け、シフトレジス
タのクロツク信号電圧に同期して選択的にゲート
電圧を印加し、光電変換部Q11〜Q22の列の並ん
だ順に電荷がシフトレジスタの出力部へ転送され
るようにクロツク信号電圧を印加しているので、
従来装置で問題とされていた光電変換部1個当り
の専有面積を約1/2に縮少することにより解像度
を約2倍に改善した状態を保つたまゝ、別に提案
した装置およびその駆動方法で問題とされてい
た、シフトレジスタの出力部には光電変換部Q11
〜Q22の列の並んでいる順には電荷が転送されな
いため、別に予めプログラムされた論理制御回路
を設けて電荷の並らべ替えを行うことが必要であ
るということも解決されることになる。
次に、本発明の第3実施例による電荷転送装置
及びその駆動方法について第10図を参照して説
明する。
この第3実施例による電荷転送装置は第7図及
び第9図に示した第1実施例による電荷転送装置
に更に光電変換部Q11〜Q22の列の片側に2個宛
配列されたシフトレジスタのうちのいずれか一方
の片側に配列されたシフトレジスタが電荷蓄積部
の外にその出力側にもう1個の電荷蓄積部が付加
されることから成つている。第10図に示した第
3実施例の装置では、第2シフトレジスタ22と
第4シフトレジスタ24にそれぞれ電荷蓄積部
S21′,S41′がS21とS20及びS41とS40の間に挿入され
ている。又、この装置では第3転送ゲート及び第
4転送ゲートは各相対応する奇数番目の電荷蓄積
部間に配列されており、第1、第2転送ゲートは
第1実施例の電荷転送装置と同じ配列である。
次にこの実施例装置の駆動方法の一実施例は、
第9図に示すように各電荷蓄積部に印加するクロ
ツク信号電圧φ1,φ2及びφ3,φ4の配列は各電荷
蓄積部の奇数番目にφ1,φ3が、偶数番目にφ2,
φ4が与えられるようにし、第3表に示すように
転送ゲート電圧φG1,φG2をクロツク信号電圧に選
択同期して印加し、次いでクロツク信号電圧を電
荷が光電変換部の順に転送されるように印加する
ことから成つている。[Table] First, gate voltage φ G1 is applied in synchronization with clock signal φ 2 , then φ G2 is applied in synchronization with φ 4 , and then φ G1 is applied again in synchronization with φ 1 . .
Thus, as shown in Table 2, the charges accumulated in the photoelectric conversion section are Q 11 →S 11 , Q 12 →S 41 , Q 13 →S 32 ,
Q 14 →S 22 , Q 15 →S 13 , Q 16 →S 43 , Q 17 →S 34 , Q 18
→S 24 , Q 19 →S 15 , Q 20 →S 45 , Q 21 →S 36 , Q 22 →S 26
All the charges are sequentially transferred and accumulated in every other charge storage section constituting each register as shown in FIG. After that, by applying a clock signal so that the charges are transferred to the output part of the shift register in the order of the photoelectric conversion part, that is, φ 2 ,
By applying φ 3 , φ 4 , φ 1 , φ 2 , ... in the order of φ 3 , φ 4 , φ 1 , φ 2 , ......, all charges are transferred to the output section of any shift register in the order of the photoelectric conversion section as shown in Table 2, and assembled as an image. It will be done. As is clear from the above description, the method for driving the charge transfer device of the first embodiment and the charge transfer device of the second embodiment is based on the separately proposed device further comprising a third shift register 23 and a fourth shift register 24. A pair of shift registers is added, and transfer gates are provided in adjacent charge storage sections of the same shift register so that charges are not transferred at the same time, and the gates are selectively gated in synchronization with the clock signal voltage of the shift register. Since the voltage is applied and the clock signal voltage is applied so that the charges are transferred to the output part of the shift register in the order in which the photoelectric conversion units Q 11 to Q 22 are lined up,
By reducing the area occupied by each photoelectric conversion unit to about 1/2, which was a problem with conventional devices, the resolution has been improved by about twice. The output section of the shift register has a photoelectric conversion section Q11 , which was considered a problem.
Since the charges are not transferred in the order in which the columns of ~Q 22 are arranged, it is also possible to solve the problem that it is necessary to provide a separate pre-programmed logic control circuit to rearrange the charges. . Next, a charge transfer device and a driving method thereof according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The charge transfer device according to the third embodiment is a charge transfer device according to the first embodiment shown in FIGS. 7 and 9 , in addition to the charge transfer device according to the first embodiment shown in FIGS. It consists of a shift register arranged on either side of the registers, in addition to the charge storage, on its output side a further charge storage is added. In the device of the third embodiment shown in FIG. 10, the second shift register 22 and the fourth shift register 24 each have a charge storage section.
S 21 ′ and S 41 ′ are inserted between S 21 and S 20 and between S 41 and S 40 . Further, in this device, the third transfer gate and the fourth transfer gate are arranged between odd-numbered charge storage portions corresponding to each phase, and the first and second transfer gates are the same as the charge transfer device of the first embodiment. It is an array. Next, an example of a method for driving this example device is as follows.
As shown in FIG. 9, the arrangement of the clock signal voltages φ 1 , φ 2 and φ 3 , φ 4 applied to each charge storage section is such that φ 1 and φ 3 are applied to the odd-numbered charge storage sections, and φ 3 is applied to the even-numbered charge storage sections. 2 ,
φ 4 is given, and the transfer gate voltages φ G1 and φ G2 are selectively applied in synchronization with the clock signal voltage as shown in Table 3, and then the clock signal voltage is applied so that the charge is transferred to the photoelectric conversion section in this order. It consists of applying as follows.
【表】
まず初めに、クロツク信号電圧φ1に同期して
ゲート電圧φG1を第1、第2転送ゲートに印加し、
次いでクロツク信号電圧φ3に同期してゲート電
圧φG2を第3、第4転送ゲートに印加し、続いて
クロツク信号電圧φ2に同期してゲート電圧φG1を
第1転送ゲートに印加する。かくして光電変換部
に蓄積された電荷は全部電荷蓄積部に転送され、
これらの電荷は第3表に示すように同一シフトレ
ジスタ内では1個おきに電荷蓄積部に蓄積され
る。続いて1回だけφ1とφ4を同時に印加し、以
後φ3,φ2,φ1,φ4,φ3,φ2,φ1………の順にク
ロツク信号を印加することにより全電荷が光電変
換部の順(Q11,Q12,………)にいずれかのシ
フトレジスタの出力部へ転送読み出され画像とし
て組み立てられることになる。
第11図は本発明の第4実施例の電荷転送装置
の要部を示すブロツク図である。この実施例の電
荷転送装置はこの図から明らかなように第10図
に示した第3実施例の第3転送ゲートG31〜G33
と第4転送ゲートG41〜G43の配列を奇数番目電
荷蓄積部間から偶数番目の電荷蓄積部間に入れ代
えた配列になつている。
この第4実施例の電荷転送装置の駆動方法の一
実施例は、第11図に示すように各電荷蓄積部へ
のクロツク信号電圧φ1,φ2,φ3,φ4の印加の区
分は第10図に示した第1実施例の場合と同じに
し、第4表に示すように転送ゲート電圧とクロツ
ク信号電圧とを選択印加することから成つてい
る。[Table] First, gate voltage φ G1 is applied to the first and second transfer gates in synchronization with clock signal voltage φ 1 ,
Next, gate voltage φ G2 is applied to the third and fourth transfer gates in synchronization with clock signal voltage φ 3 , and then gate voltage φ G1 is applied to the first transfer gate in synchronization with clock signal voltage φ 2 . In this way, all the charges accumulated in the photoelectric conversion section are transferred to the charge storage section,
As shown in Table 3, these charges are accumulated in every other charge storage section within the same shift register. Next, φ 1 and φ 4 are applied simultaneously once, and then the clock signals are applied in the order of φ 3 , φ 2 , φ 1 , φ 4 , φ 3 , φ 2 , φ 1 , etc., so that the total charge is reduced. are transferred and read out to the output section of one of the shift registers in the order of the photoelectric conversion section (Q 11 , Q 12 , . . . ) and assembled as an image. FIG. 11 is a block diagram showing the main parts of a charge transfer device according to a fourth embodiment of the present invention. As is clear from this figure, the charge transfer device of this embodiment has the third transfer gates G 31 to G 33 of the third embodiment shown in FIG.
The arrangement of the fourth transfer gates G 41 to G 43 is changed from between the odd-numbered charge storage sections to between the even-numbered charge storage sections. In one embodiment of the method for driving the charge transfer device of the fourth embodiment, as shown in FIG . This is the same as the first embodiment shown in FIG. 10, and consists of selectively applying the transfer gate voltage and the clock signal voltage as shown in Table 4.
【表】
まず初めに、クロツク信号電圧φ2に同期して
ゲート電圧φG1を、次いでφ4に同期してφG2を、続
いてφ1に同期してφG1を印加することにより、光
電変換部に蓄積された電荷は全部電荷蓄積部に転
送され、これらの電荷は第4表に示すように同一
シフトレジスタ内では1個おきに電荷蓄積部に蓄
積される。続いて一回だけφ2とφ3を同時に印加
し、以後φ1,φ4,φ3,φ2,φ1,………の順にク
ロツク信号を印加することにより全負荷が光電変
換部の順に従つてシフトレジスタの出力部へ転送
読み出されることになる。
第12図は本発明の第5実施例の電荷転送装置
の要部を示すブロツク図である。この実施例の装
置は第10図に示した第3実施例の電荷転送装置
で第3転送ゲートG31と第4転送ゲートG41を省
略した特別な場合に該当する。
この第12図に示した装置の駆動方法は、図示
のように各電荷蓄積部へのクロツク信号電圧φ1,
φ2,φ3,φ4の印加の区分は第10図に示した第
3実施例の場合と同じにし、第5表に示すように
転送ゲート電圧とクロツク信号電圧とを選択印加
することから成つている。[Table] First, by applying gate voltage φ G1 in synchronization with clock signal voltage φ 2 , then φ G2 in synchronization with φ 4 , and then φ G1 in synchronization with φ 1 , photoelectric All of the charges accumulated in the conversion section are transferred to the charge accumulation section, and these charges are accumulated in every other charge accumulation section within the same shift register, as shown in Table 4. Next, by applying φ 2 and φ 3 simultaneously once, and then applying the clock signals in the order of φ 1 , φ 4 , φ 3 , φ 2 , φ 1 , etc., the entire load is applied to the photoelectric conversion section. They are transferred and read out to the output section of the shift register in accordance with the order. FIG. 12 is a block diagram showing the main parts of a charge transfer device according to a fifth embodiment of the present invention. The device of this embodiment corresponds to a special case in which the third transfer gate G 31 and the fourth transfer gate G 41 are omitted from the charge transfer device of the third embodiment shown in FIG. The method of driving the device shown in FIG. 12 is to apply clock signal voltages φ 1 ,
The division of application of φ 2 , φ 3 , and φ 4 is the same as in the third embodiment shown in FIG. 10, and the transfer gate voltage and clock signal voltage are selectively applied as shown in Table 5. It is completed.
【表】
まず初めに、クロツク信号電圧φ1に同期して
ゲート電圧φG1を、次いでφ3に同期してφG2を、続
いてφ2に同期してφG2を印加することにより全電
荷が第5表に示すように同一シフトレジスタ内で
は1個おきに電荷蓄積部に転送、蓄積される。但
しこの段階でQ11の電荷は第1シフトレジスタ2
1の出力部S10に転送されることになる。続いて
φ1とφ4を同時印加し、更に続いてφ2とφ3を同時
印加し、以後はφ1,φ4,φ3,φ2,φ1,………の
順にクロツク信号を印加することにより全電荷が
光電変換部の順に従つてシフトレジスタの出力部
へ転送読み出されることになる。
第5表から分るようにこの場合にはクロツク信
号印加の回数が14回でこれまでの実施例の15回に
比し1回少くなるという特徴がある。
上述の説明から明らかなように第3〜5実施例
の電荷転送装置とその装置の駆動方法は、第1〜
2実施例の電荷転送装置とその駆動方法と同様
に、光電変換部の専有面積を約1/2に縮少するこ
とにより解像度を約2倍に改善した状態を保つた
まゝ、全電荷を光電変換部の順にシフトレジスタ
の出力部へ転送できるので、先に提案した装置お
よびその駆動方法では必要とされた転送データの
並べ替えが不要になるという効果を有している。
なお上述の説明においては、半導体基板がP型
の場合について説明したが、N型の場合について
も本発明は同様に適用できることはいうまでもな
い。更に電荷転送装置の製造方法、駆動用信号電
源等については詳細な説明を省略したがこれらは
いずれも従来技術を用いて容易に達成できるもの
である。
これまで詳細に説明したことから明らかなとお
り、本発明によれば、電荷蓄積部1個に相対応す
る光電変換部の専有面積を従来の1/2に縮少し従
つて解像度を2倍に改善した状態でもつて、光電
変換部の列の並んでいる順にその蓄積された電荷
をシフトレジスタの出力部に転送読み出させるこ
とができるので、別の提案した電荷転送装置およ
びその駆動方法では必要とされた転送電荷の順序
並べ替え手段が不用になり、そこで問題とされて
いた並べ替え手段としての論理制御部の設置、こ
の処理に要す時間による転送効率低下等の問題が
自動的に解消されるので、大幅に解像度の向上さ
れた使い易い電荷転送装置およびその駆動方法を
提供することができその効果は極めて大きい。[Table] First, the total charge is reduced by applying gate voltage φ G1 in synchronization with clock signal voltage φ 1 , then φ G2 in synchronization with φ 3 , and then φ G2 in synchronization with φ 2 . As shown in Table 5, in the same shift register, every other charge is transferred and stored in the charge storage section. However, at this stage, the charge of Q11 is transferred to the first shift register 2.
1 output section S10 . Next, φ 1 and φ 4 are applied simultaneously, then φ 2 and φ 3 are applied simultaneously, and thereafter, the clock signals are applied in the order of φ 1 , φ 4 , φ 3 , φ 2 , φ 1 , etc. By applying this, all charges are transferred and read out to the output section of the shift register in the order of the photoelectric conversion sections. As can be seen from Table 5, this case has the characteristic that the number of times the clock signal is applied is 14 times, which is one less than the 15 times in the previous embodiments. As is clear from the above description, the charge transfer devices of the third to fifth embodiments and the method of driving the device are the same as those of the first to fifth embodiments.
Similar to the charge transfer device and its driving method in the second embodiment, the entire charge is transferred to the photoelectric converter while maintaining a state in which the resolution is approximately doubled by reducing the area occupied by the photoelectric converter to approximately 1/2. Since the data can be transferred to the output section of the shift register in the order of the conversion section, there is an advantage that the rearrangement of the transfer data, which was required in the previously proposed device and its driving method, is no longer necessary. In the above description, the case where the semiconductor substrate is P type has been explained, but it goes without saying that the present invention can be similarly applied to the case where the semiconductor substrate is N type. Furthermore, detailed explanations of the method of manufacturing the charge transfer device, the driving signal power source, etc. are omitted, but these can all be easily achieved using conventional techniques. As is clear from the detailed explanation so far, according to the present invention, the area occupied by the photoelectric conversion section corresponding to one charge storage section is reduced to 1/2 of that of the conventional one, and the resolution is thereby improved by twice. Even in this state, the accumulated charges can be transferred and read out to the output section of the shift register in the order in which the photoelectric conversion sections are lined up, which is not necessary in the other proposed charge transfer device and its driving method. This eliminates the need for a means to rearrange the order of transferred charges, and the problems of installing a logic control unit as a rearranging means and reducing transfer efficiency due to the time required for this processing are automatically resolved. Therefore, it is possible to provide an easy-to-use charge transfer device with greatly improved resolution and a method for driving the same, and the effects thereof are extremely large.
第1図は1従来例の電荷転送装置の要部を示す
ブロツク図、第2図はそのクロツク信号電圧及び
転送ゲート電圧印加順序を示すタイムチヤート
図、第3図はその部分平面図である。第4図は本
出願人が先に提案した電荷転送装置の1例の要部
を示すブロツク図、第5図はその部分平面図、第
6図はそのクロツク信号電圧と転送ゲート電圧印
加順序を示すタイムチヤート図である。第7図は
本発明の第1実施例の電荷転送装置の要部を示す
ブロツク図、第8図はそのクロツク信号と転送ゲ
ート電圧印加順序を示すタイムチヤート図、第9
図は本発明の第2実施例の装置の要部を示すブロ
ツク図、第10図、第11図及び第12図はそれ
ぞれ本発明の第3、第4、第5実施例の装置の要
部を示すブロツク図である。
図において、1,21……第1シフトレジス
タ、2,22……第2シフトレジスタ、3,4…
…出力部、5……半導体基板、6……転送ゲート
電極線、7……クロツク信号電圧φ1駆動線、8
……クロツク信号電圧φ2駆動線、9……ポリシ
リコン電極、10……フイールド酸化膜、11…
…第1転送ゲート電極線、12……第2転送ゲー
ト電極線、13,25……第1転送ゲート電圧印
加端子、14,26……第2転送ゲート電圧印加
端子、23……第3シフトレジスタ、24……第
4シフトレジスタ、27……第3転送ゲート電圧
印加端子、28……第4転送ゲート電圧印加端
子、Q1〜Q6,Q11〜Q22……光電変換部、S11〜
S16,S21〜S26,S31〜S36,S41〜S46……電荷蓄積
部、S10,S20,S30,S40……出力部、φ1,φ2,
φ3,φ4……クロツク信号電圧、φG,φG1,φG2…
…転送ゲート電圧である。
FIG. 1 is a block diagram showing the main parts of a conventional charge transfer device, FIG. 2 is a time chart showing the order of applying clock signal voltages and transfer gate voltages, and FIG. 3 is a partial plan view thereof. FIG. 4 is a block diagram showing the essential parts of an example of a charge transfer device previously proposed by the applicant, FIG. 5 is a partial plan view thereof, and FIG. 6 shows the order of applying the clock signal voltage and transfer gate voltage. It is a time chart diagram shown. FIG. 7 is a block diagram showing the main parts of the charge transfer device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a time chart showing the clock signal and transfer gate voltage application order, and FIG.
The figure is a block diagram showing the main parts of the apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 10, 11, and 12 are the main parts of the apparatus according to the third, fourth, and fifth embodiments of the present invention, respectively. FIG. In the figure, 1, 21...first shift register, 2, 22...second shift register, 3, 4...
...Output section, 5...Semiconductor substrate, 6...Transfer gate electrode line, 7...Clock signal voltage φ1 drive line, 8
...Clock signal voltage φ2 drive line, 9...Polysilicon electrode, 10...Field oxide film, 11...
...First transfer gate electrode line, 12...Second transfer gate electrode line, 13, 25...First transfer gate voltage application terminal, 14,26...Second transfer gate voltage application terminal, 23...Third shift Register, 24...Fourth shift register, 27...Third transfer gate voltage application terminal, 28...Fourth transfer gate voltage application terminal, Q1 to Q6 , Q11 to Q22 ...Photoelectric conversion unit, S 11 ~
S 16 , S 21 to S 26 , S 31 to S 36 , S 41 to S 46 ... Charge storage section, S 10 , S 20 , S 30 , S 40 ... Output section, φ 1 , φ 2 ,
φ3 , φ4 ...Clock signal voltage, φG , φG1 , φG2 ...
...is the transfer gate voltage.
Claims (1)
電変換部と、該光電変換部の列の一方の側に該列
に並行して設けられた第1の電荷転送シフトレジ
スタと、該第1の電荷転送シフトレジスタの前記
光電変換部の列とは反対側に該列に並行して設け
られた第2の電荷転送シフトレジスタと、前記光
電変換部の列に並行して設けられた第3の電荷転
送シフトレジスタと、該第3の電荷転送シフトレ
ジスタの前記光電変換部の列とは反対側に該列に
並行して設けられた第4の電荷転送シフトレジス
タとを有し、前記第1乃至第4の電荷転送シフト
レジスタはそれぞれ電荷が順次転送されるように
一列に連続して配列された複数の電荷蓄積部を有
するとともに、各電荷蓄積部は隣接する2つの前
記光電変換部にそれぞれ対応して設けられてお
り、更に、1つおきの前記光電変換部とそれらに
対応する前記第1の電荷転送シフトレジスタの前
記電荷蓄積部との間にそれぞれ配置された第1の
転送ゲートと、前記第1の電荷転送シフトレジス
タ中の1つおきの前記電荷蓄積部と前記第2の電
荷転送シフトレジスタ中の対応する1つおきの前
記電荷蓄積部との間にそれぞれ設けられた第2の
転送ゲートと、他の1つおきの前記光電変換部と
それらに対応する前記第3の電荷転送シフトレジ
スタの前記電荷蓄積部との間にそれぞれ配置され
た第3の転送ゲートと、前記第3の電荷転送シフ
トレジスタ中の1つおきの前記電荷蓄積部と前記
第4の電荷転送シフトレジスタ中の対応する1つ
おきの前記電荷蓄積部との間にそれぞれ設けられ
た第4の転送ゲートとを含むことを特徴とする電
荷転送装置。 2 半導体基板に列をなして形成された複数の光
電変換部と、該光電変換部の列の一方の側に該列
に並行して設けられた第1の電荷転送シフトレジ
スタと、該第1の電荷転送シフトレジスタの前記
光電変換部の列とは反対側に該列に並列して設け
られた第2の電荷転送シフトレジスタと、前記光
電変換部の列に並行して設けられた第3の電荷転
送シフトレジスタと、該第3の電荷転送シフトレ
ジスタの前記光電変換部の列とは反対側に該列に
並行して設けられた第4の電荷転送シフトレジス
タとを有し、前記第1乃至第4の電荷転送シフト
レジスタはそれぞれ電荷が順次転送されるように
一列に連続して配列された複数の電荷蓄積部を有
するとともに、各電荷蓄積部は隣接する2つの前
記光電変換部にそれぞれ対応して設けられてお
り、更に、1つおきの前記光電変換部とそれらに
対応する前記第1の電荷転送シフトレジスタの前
記電荷蓄積部との間にそれぞれ配置された第1の
転送ゲートと、前記第1の電荷転送シフトレジス
タ中の1つおきの前記電荷蓄積部と前記第2の電
荷転送シフトレジスタ中の対応する1つおきの前
記電荷蓄積部との間にそれぞれ設けられた第2の
転送ゲートと、他の1つおきの前記光電変換部と
それらに対応する前記第3の電荷転送シフトレジ
スタの前記電荷蓄積部との間にそれぞれ配置され
た第3の転送ゲートと、前記第3の電荷転送シフ
トレジスタ中の1つおきの前記電荷蓄積部と前記
第4の電荷転送シフトレジスタ中の対応する1つ
おきの前記電荷蓄積部との間にそれぞれ設けられ
た第4の転送ゲートとを含む電荷転送装置の駆動
方法において、前記第1および第3の電荷転送シ
フトレジスタ中の前記1つおきの電荷蓄積部と前
記光電変換部との間の前記第1および第3の転送
ゲートを介して前記1つおきの電荷蓄積部に電荷
をそれぞれ転送した後、該転送された電荷を前記
第2および第4の転送ゲートを介して前記第2お
よび第4の電荷転送シフトレジスタに転送し、し
かる後残りの前記第1および第3の転送ゲートを
介して前記第1および第3の電荷転送シフトレジ
スタにそれぞれ電荷を転送し、その後前記転送さ
れた電荷を前記第1乃至第4の電荷転送シフトレ
ジスタ中をそれぞれ電荷転送せしめることを特徴
とする電荷転送装置の駆動方法。[Scope of Claims] 1. A plurality of photoelectric conversion sections formed in a row on a semiconductor substrate, and a first charge transfer shift provided on one side of the row of photoelectric conversion sections in parallel with the row. a second charge transfer shift register provided parallel to the column of the photoelectric conversion sections on the opposite side of the column of the photoelectric conversion sections of the first charge transfer shift register; and a fourth charge transfer shift register provided in parallel to the column on the opposite side of the column of photoelectric conversion units of the third charge transfer shift register. Each of the first to fourth charge transfer shift registers has a plurality of charge storage sections arranged in a row so that charges are sequentially transferred, and each charge storage section has two adjacent charge storage sections. The photoelectric conversion sections are provided corresponding to the two photoelectric conversion sections, respectively, and are further arranged between every other photoelectric conversion section and the charge storage section of the first charge transfer shift register corresponding thereto. between the first transfer gate and the corresponding every other charge storage section in the first charge transfer shift register and the corresponding every other charge storage section in the second charge transfer shift register; and a third charge storage section disposed between every other photoelectric conversion section and the corresponding charge storage section of the third charge transfer shift register. and a corresponding one of every other charge storage sections in the third charge transfer shift register and a corresponding one of every other charge storage sections in the fourth charge transfer shift register, respectively. A charge transfer device comprising a fourth transfer gate. 2 a plurality of photoelectric conversion sections formed in a row on a semiconductor substrate; a first charge transfer shift register provided on one side of the row of photoelectric conversion sections in parallel with the row; A second charge transfer shift register provided in parallel with the column of photoelectric conversion units on the opposite side to the column of photoelectric conversion units of the charge transfer shift register, and a third charge transfer shift register provided in parallel with the column of photoelectric conversion units. and a fourth charge transfer shift register provided in parallel with the column of photoelectric conversion units on the opposite side of the column of photoelectric conversion units of the third charge transfer shift register, Each of the first to fourth charge transfer shift registers has a plurality of charge storage sections arranged in a row so that charges are sequentially transferred, and each charge storage section is connected to two adjacent photoelectric conversion sections. first transfer gates provided correspondingly to each other, and further arranged between every other photoelectric conversion section and the charge storage section of the first charge transfer shift register corresponding thereto; and a second charge storage section provided between every other charge storage section in the first charge transfer shift register and every other corresponding charge storage section in the second charge transfer shift register. a third transfer gate disposed between the second transfer gate, every other photoelectric conversion section and the corresponding charge storage section of the third charge transfer shift register; fourth transfers provided between every other charge storage section in the third charge transfer shift register and corresponding every other charge storage section in the fourth charge transfer shift register; In the method for driving a charge transfer device, the first and third transfers between every other charge storage section in the first and third charge transfer shift registers and the photoelectric conversion section include: After each charge is transferred to the every other charge storage section through the gate, the transferred charge is transferred to the second and fourth charge transfer shift registers via the second and fourth transfer gates. After that, the charges are transferred to the first and third charge transfer shift registers through the remaining first and third transfer gates, respectively, and then the transferred charges are transferred to the first to fourth charge transfer shift registers. 1. A method for driving a charge transfer device, characterized in that charges are transferred in each of the charge transfer shift registers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56030302A JPS57145471A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Electric charge transfer device and its driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56030302A JPS57145471A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Electric charge transfer device and its driving method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57145471A JPS57145471A (en) | 1982-09-08 |
| JPH0131751B2 true JPH0131751B2 (en) | 1989-06-27 |
Family
ID=12299948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56030302A Granted JPS57145471A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Electric charge transfer device and its driving method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57145471A (en) |
-
1981
- 1981-03-03 JP JP56030302A patent/JPS57145471A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57145471A (en) | 1982-09-08 |
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