JPH0415560B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0415560B2 JPH0415560B2 JP57035952A JP3595282A JPH0415560B2 JP H0415560 B2 JPH0415560 B2 JP H0415560B2 JP 57035952 A JP57035952 A JP 57035952A JP 3595282 A JP3595282 A JP 3595282A JP H0415560 B2 JPH0415560 B2 JP H0415560B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage
- gate
- charge
- transfer
- register
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、大略、電荷結合素子(CCD)に関
するものであつて、更に詳細には、直列−並列−
直列(SPS)構成を使用したCCDメモリに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally relates to charge-coupled devices (CCDs), and more particularly to series-parallel-
It concerns CCD memory using a serial (SPS) configuration.
2相の直列−並列−直列・電荷結合素子
(SPS・CCD)メモリはバーシユネイ
(Varshney)、ベンカテスワーラン
(Venkateswaran)、アメリオ(Amelio)等によ
る米国特許第4165541号に開示されている。この
メモリは、並列シフトレジスタのグループを有す
ると共に、そのグループの一端部に直列入力シフ
トレジスタを有し、且つそのグループの他端部に
は直列シフトレジスタを有するものである。2相
クロツク信号の速度に応じてデータが直列入力レ
ジスタに供給され、そのレジスタが一杯になる
と、直列−並列転送動作が行なわれてデータを並
列シフトレジスタ内にロードさせる。而して、リ
プルクロツク技術を使用してデータが並列シフト
レジスタ内を転送され、次いで、並列−直列転送
動作が行なわれてデータが直列出力シフトレジス
タにロードされる。 A two-phase series-parallel-series charge-coupled device (SPS/CCD) memory is disclosed in U.S. Pat. No. 4,165,541 to Varshney, Venkateswaran, Amelio et al. The memory has a group of parallel shift registers, a serial input shift register at one end of the group, and a serial shift register at the other end of the group. Data is provided to the serial input register according to the rate of the two-phase clock signal, and when that register is full, a serial-to-parallel transfer operation is performed to load the data into the parallel shift register. Thus, data is transferred within the parallel shift register using ripple clocking techniques, and then a parallel-to-serial transfer operation is performed to load the data into the serial output shift register.
このようなメモリでは従来のインターレース技
術を使用しており、従つて入力乃至は出力直列シ
フトレジスタの各要素に対して1個の並列シフト
レジスタが設けられている。入力レジスタ及び出
力レジスタに対して2相クロツク電極構造を使用
することによつて、電荷は並列レジスタへ又は並
列レジスタから正しい位相でもつて転送され、従
つて、電荷は交互の並列レジスタへ又は並列レジ
スタから交互に転送される。従来、並列レジスタ
から直列出力レジスタへの電荷の転送に於いては
最後の蓄積ゲートに中間電圧を印加すると言うこ
とが必要であつた。このような中間電圧は、交互
の並列チヤンネルに於けるデータが高い電位(即
ちφ1又はφ2)状態にある直列ゲートへ転送され、
且つその他の交互の並列チヤンネルからのデータ
は最後の貯蔵ゲートに印加されている中間電圧が
電荷転送を発生させたくない箇所に於ける直列ゲ
ートの電位よりも高いと言うことによつて転送が
行なわれないと言うことを確保するものである。
従来技術に於いては、このように中間電圧を必要
とするばかりか、並列レジスタからの電荷が高速
動作が行なわれる直列レジスタへ直接的に転送さ
れインターレースされるものであるからタイミン
グに関する条件は極めて厳しいものである。 Such memories use conventional interlacing techniques, so that there is one parallel shift register for each element of the input or output serial shift register. By using a two-phase clock electrode structure for the input and output registers, charge is transferred to or from parallel registers with the correct phase, so that charge is transferred to or from alternating parallel registers. are transferred alternately. Traditionally, transferring charge from a parallel register to a serial output register required applying an intermediate voltage to the last storage gate. Such an intermediate voltage is such that the data in alternate parallel channels is transferred to the series gates at a high potential (i.e., φ 1 or φ 2 );
And data from other alternating parallel channels is transferred by virtue of the fact that the intermediate voltage applied to the last storage gate is higher than the potential of the series gate where we do not want charge transfer to occur. This is to ensure that the
In the conventional technology, not only does this require an intermediate voltage, but also the timing requirements are extremely high because the charge from the parallel registers is directly transferred and interlaced to the series registers that operate at high speed. It's tough.
本発明は以上の点に鑑みなされたものであつ
て、改良されたSPS・CCDメモリを提供するこ
とを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an improved SPS/CCD memory.
本発明の1特徴によれば、2相SPS・CCDメ
モリアレイが並列レジスタから直列出力レジスタ
へ電荷を転送する手段を有し、前記電荷を転送す
る手段が、第1の交互の並列レジスタの各々に関
連した第1の転送ゲートと、第2の交互の並列レ
ジスタの各々に関連した第2転送ゲートと、各第
1の転送ゲートに関連した並列レジスタの第1の
貯蔵ゲートと、各第2の転送ゲートに関連した並
列レジスタの第2の貯蔵ゲートと、前記第1の転
送ゲート及び第2の転送ゲートを制御する手段と
を有し、前記第1の交互の並列レジスタからの電
荷が前記第1の貯蔵ゲートを介して前記直列出力
レジスタへ転送され、前記第2の交互の並列レジ
スタからの電荷が前記第2の貯蔵ゲートを介して
前記直列出力レジスタへ転送されることを特徴と
するものである。 According to one feature of the invention, the two-phase SPS/CCD memory array has means for transferring charge from the parallel registers to the serial output registers, the means for transferring charge being arranged in each of the first alternating parallel registers. a first transfer gate associated with each of the second alternating parallel registers, a first storage gate of the parallel registers associated with each first transfer gate, and a first storage gate of the parallel registers associated with each first transfer gate; a second storage gate of a parallel register associated with a transfer gate of and means for controlling the first transfer gate and the second transfer gate, wherein the charge from the first alternating parallel register is charge is transferred to the serial output register via a first storage gate, and charge from the second alternating parallel register is transferred to the serial output register via the second storage gate. It is something.
本発明の別の特徴とする所は、2相SPS・
CCDメモリアレイの並列レジスタから直列出力
レジスタへ電荷を転送する方法に於いて、前記方
法が(a)第1の交互の並列レジスタから第1の貯蔵
ゲートへ電荷を転送し、(b)前記第1の貯蔵ゲート
から前記直列出力レジスタへ電荷を転送し、(c)第
2の交互の並列レジスタから第2の貯蔵ゲートへ
電荷転送し、(d)前記第2の貯蔵ゲートから前記直
列出力レジスタへ電荷を転送する、各工程を有す
ることを特徴とするものである。 Another feature of the present invention is that the two-phase SPS
A method of transferring charge from a parallel register to a serial output register of a CCD memory array, the method comprising: (a) transferring charge from a first alternating parallel register to a first storage gate; (c) transferring charge from a second alternating parallel register to a second storage gate; and (d) transferring charge from the second storage gate to the serial output register. It is characterized by having each step of transferring charge to.
本発明の更に別の特徴とする所は、2相直列−
並列−直列電荷結合素子アレイが電荷転送手段を
有し、前記電荷転送手段が第1の並列レジスタの
第1の最端部貯蔵要素と、第2の並列レジスタの
第2の最端部貯蔵要素と、前記第1の最端部貯蔵
要素に関連した第1の転送要素と、前記第2の最
端部貯蔵要素に関連した第2の転送要素と、前記
第1の転送要素に関連した第1の中間貯蔵要素
と、前記第2の転送要素に関連した第2の中間貯
蔵要素と、前記第1の中間貯蔵要素及び前記第2
の中間貯蔵要素に関連した共通の貯蔵要素とを有
し、前記第1の最端部貯蔵要素からの電荷が前記
第1の転送要素及び前記第1の中間貯蔵要素を介
して前記共通の貯蔵要素へ転送され、前記第2の
最端部貯蔵要素からの電荷が前記第2の転送要素
及び前記第2の中間貯蔵要素を介して前記共通の
貯蔵要素へ転送される点である。 Another feature of the present invention is that two-phase series-
The parallel-series charge-coupled device array has charge transfer means, the charge transfer means comprising a first end-most storage element of the first parallel register and a second end-most storage element of the second parallel register. a first transfer element associated with the first end-most storage element; a second transfer element associated with the second end-most storage element; and a first transfer element associated with the first end-most storage element. a second intermediate storage element associated with said second transfer element; said first intermediate storage element and said second intermediate storage element;
a common storage element associated with intermediate storage elements of the common storage element, wherein the charge from the first endmost storage element passes through the first transfer element and the first intermediate storage element and the charge from the second most extreme storage element is transferred to the common storage element via the second transfer element and the second intermediate storage element.
以下添付の図面を参考に、本発明の具体的実施
の態様につき詳細に説明する。図面に関し説明す
ると、第1図は米国特許第4165541号に開示され
たSPS・CCDアレイを示した模式図である。
CCDメモリアレイ10は、直列−並列−直列メ
モリとして構成されており、並列レジスタへ及び
並列レジスタからのインターレースを使用してお
り、且つ並列シフトレジスタのリプルクロツク動
作を使用してビツト貯蔵能力を増加させている。
図示したブロツクの並列シフトレジスタはそれぞ
れにリプルクロツク信号R1,R2,…,R8が印加
される8個の電極からなる9個のグループを有し
ており、各グループは7ビツトの情報をストアす
ることが可能である。直列入力レジスタ12は
夫々クロツク信号φ1及びφ2に関連した32個の電
極を有しており、従つて全体として64個の電極を
有している。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the drawings, FIG. 1 is a schematic diagram showing the SPS/CCD array disclosed in US Pat. No. 4,165,541.
CCD memory array 10 is configured as a serial-parallel-serial memory, using interlacing to and from parallel registers, and using ripple clocking of parallel shift registers to increase bit storage capacity. ing.
The parallel shift register of the illustrated block has nine groups of eight electrodes to which ripple clock signals R 1 , R 2 , ..., R 8 are applied, and each group carries 7 bits of information. It is possible to store. Serial input register 12 has 32 electrodes each associated with clock signals .phi.1 and .phi.2 , for a total of 64 electrodes.
動作につき説明すると、クロツク信号φ1及び
φ2によつて駆動されてデータが直列入力シフト
レジスタ12に供給される。この場合のデータ
は、従来の2相CCDの場合の様に直列シフトレ
ジスタを段階的に順次移動される。直列シフトレ
ジスタに於いて1つおきごとの電極の下方に1個
のビツトがストアされると、信号φT1が印加され
て、直列レジスタ電極の下方にストアされた電荷
バケツトによつて表わされるこれらのビツト情報
が1つおきの並列シフトレジスタ14の入力電極
に転送される。次いで、信号φ1及びφ2が印加さ
れることによつて次続のデータが直列シフトレジ
スタに導入される。次に直列入力シフトレジスタ
内の1つおきの電極であつて、しかも前の転送工
程で使用されなかつた電極の下方にデータがスト
アされると信号φT1が再び印加されてこれら電極
の下方に存在する電荷が並列シフトレジスタの前
の工程で使用されなかつた1つおきのレジスタの
入力要素内に転送される。以上の如くして入力動
作が終了すると、リプルクロツク信号R1,R2,
…,R8が並列シフトレジスタの要素のグループ
に印加されるのでデータが並列レジスタに沿つて
転送される。並列シフトレジスタの各々の入力電
極が空になると、入力直列シフトレジスタからの
新しいデータが転送されて、上記プロセスが繰り
返し行なわれる。 In operation, data is provided to serial input shift register 12 driven by clock signals φ 1 and φ 2 . The data in this case is sequentially moved step by step through a serial shift register as in the case of a conventional two-phase CCD. When a bit is stored under every other electrode in the series shift register, a signal φ T1 is applied to transfer the bits represented by the charge buckets stored under the series register electrodes. bit information is transferred to the input electrodes of every other parallel shift register 14. Subsequent data is then introduced into the serial shift register by applying signals φ 1 and φ 2 . Then, when data is stored below every other electrode in the serial input shift register that was not used in the previous transfer step, the signal φ T1 is applied again to the bottom of these electrodes. Any charge present is transferred into the input elements of every other register that were not used in the previous step of the parallel shift register. When the input operation is completed as described above, the ripple clock signals R 1 , R 2 ,
..., R 8 is applied to a group of elements of the parallel shift register so that data is transferred along the parallel register. When each input electrode of the parallel shift register is empty, new data from the input serial shift register is transferred and the above process is repeated.
リプルクロツク信号を印加することによつて、
並列シフトレジスタ内の64ビツトのデータがリプ
ル動作される。即ち、並列シフトレジスタの8個
の電極からなる各グループ内に於いてブランクの
電位の井戸が後方に移動され、従つてブランクの
電位の井戸が後方に移動すると各8個の電極に対
してデータが1個の電極分だけ前方に転送され
る。 By applying a ripple clock signal,
The 64-bit data in the parallel shift register is rippled. That is, within each group of eight electrodes of the parallel shift register, the blank potential well is moved backwards, so that as the blank potential well is moved backwards, data for each of the eight electrodes is moved backward. is transferred forward by one electrode.
信号φT2が印加されると、64個の並列シフトレ
ジスタの1つおきのものの出力電極から直列出力
シフトレジスタの対応する交互の電極へデータを
転送させる。次いで、これらのデータは信号φ1
及びφ2が印加されることによつて直列出力レジ
スタから順次排出される。直列出力レジスタが空
になると、並列シフトレジスタからの別のデータ
の転送が開始される。 The application of signal φ T2 causes data to be transferred from the output electrodes of every other one of the 64 parallel shift registers to the corresponding alternating electrodes of the serial output shift registers. These data are then sent to the signal φ 1
and φ 2 are applied to the serial output register. Once the serial output register is empty, another transfer of data from the parallel shift register is initiated.
交互の並列レジスタ14から直列出力レジスタ
16への電荷転送を行なう為に、付加的なゲート
18が設けられている。信号Vc.c.が電極18に印
加されるとクロツクφ1(又は、φ2)の高レベルと
クロツクφ2(又は、φ1)の低レベルとの間の中間
電圧レベルを与え、従つて低レベルクロツクφ2
(又は、φ1)への電荷転送を選択的に阻止する。 Additional gates 18 are provided to effect charge transfer from the alternating parallel registers 14 to the serial output registers 16. The signal Vc.c. applied to electrode 18 provides an intermediate voltage level between the high level of clock φ 1 (or φ 2 ) and the low level of clock φ 2 (or φ 1 ), thus Low level clock φ2
(or φ 1 ).
第2A図乃至第2D図は、第1図のアレイの並
列レジスタ14から直列出力レジスタ16への電
荷転送を例示的に示したものである。第2A図に
於いて、並列レジスタのVcc電極18の下方にス
トアされ記号Xで示した電荷が転送されるべく待
機状態にて整列されている。第2B図に示した如
く、クロツクφ1が高でありクロツクφ2が低であ
ると、φ1レジスタ内にある電荷は転送ゲート2
2を介して直列出力レジスタ16へ転送される。
上述した如く、電極18上の電圧Vccは出力レジ
スタ16の低φ2電極への電荷の転送を阻止する。
φ1電荷が出力レジスタから除去されると、次い
で、第2C図に示した如く、クロツクφ2が高で
ありクロツクφ1が低である間に電極18の下方
にあるφ2電荷が直列レジスタ16へ転送される。
第2D図に示した如く、かくして転送されて来た
電荷は出力レジスタにロードされ、アレイの外方
への転送の準備がなされる。 2A-2D illustratively illustrate charge transfer from parallel register 14 to serial output register 16 of the array of FIG. In FIG. 2A, the charge stored below the Vcc electrode 18 of the parallel register, indicated by the symbol X, is aligned in a standby state for transfer. As shown in FIG. 2B, when clock φ 1 is high and clock φ 2 is low, the charge in the φ 1 register is transferred to the transfer gate 2.
2 to the serial output register 16.
As mentioned above, the voltage V cc on electrode 18 prevents the transfer of charge to the low φ 2 electrode of output register 16.
Once the φ 1 charge is removed from the output register, the φ 2 charge that is under electrode 18 while clock φ 2 is high and clock φ 1 is low is then transferred to the series register, as shown in FIG. 2C. Transferred to 16.
As shown in FIG. 2D, the charge thus transferred is loaded into an output register, ready for transfer out of the array.
第3図は、本発明に基づいて構成されたSPS・
CCDアレイの1実施例を示したものである。こ
のアレイは、第1図のアレイと類似しており、従
つて同一要素には同一の参照番号を使用してい
る。本発明の実施例に於いては、並列レジスタ1
4の最端部電極20が直線的にオフセツトされて
おり、即ちφ1列からの電荷を出力レジスタへ転
送する為の転送ゲート30が、並列レジスタの
φ2列からの電荷を出力レジスタ16へ転送する
為の転送ゲート32よりも出力レジスタへ近接し
て配設されている。更に詳細に後述する如く、転
送ゲート30は信号RBに応答し、一方転送ゲー
ト32は信号RAに応答し、φ1列及びφ2列からの
電荷は貯蔵ゲート34及び転送ゲート36を介し
て貯蔵ゲート37へ選択的に転送される。貯蔵ゲ
ート34は信号RCによつて制御され、転送ゲー
ト36及び貯蔵ゲート37は信号RDによつて制
御される。また、直列出力レジスタ16の貯蔵ゲ
ートへの転送は直列ゲートφ1で制御される。重
要なことであるが、並列レジスタから直列出力レ
ジスタへのインターレースは並列レジスタの最端
部電極によつて行なわれると言うことであり、直
列出力レジスタによつて行なわれるものではない
と言うことである。更に、本発明では、並列レジ
スタの最端部電極20が千鳥状に配列されている
ので中間電圧Vccを必要とすることがない。更に、
貯蔵電極37から直列レジスタ16への電荷転送
は直列レジスタφ1クロツクに応答して行なわれ
るので、タイミングに対する条件が緩和されてい
ると言うことである。 FIG. 3 shows an SPS system constructed based on the present invention.
This shows one example of a CCD array. This array is similar to the array of FIG. 1, and therefore the same reference numerals have been used for the same elements. In an embodiment of the invention, parallel register 1
The endmost electrodes 20 of the parallel registers 20 are linearly offset, i.e., the transfer gate 30 for transferring the charge from the φ 1 column to the output register transfers the charge from the φ 2 column of the parallel register to the output register 16. It is arranged closer to the output register than the transfer gate 32 for transfer. Transfer gate 30 is responsive to signal R B while transfer gate 32 is responsive to signal R A to transfer charge from the φ 1 and φ 2 columns via storage gate 34 and transfer gate 36, as described in more detail below. and selectively transferred to storage gate 37. Storage gate 34 is controlled by signal R C and transfer gate 36 and storage gate 37 are controlled by signal R D. Also, the transfer to the storage gate of the serial output register 16 is controlled by the serial gate φ 1 . It is important to note that the interlacing from parallel registers to serial output registers is done by the extreme end electrodes of the parallel registers, not by the serial output registers. be. Furthermore, in the present invention, since the endmost electrodes 20 of the parallel registers are arranged in a staggered manner, there is no need for an intermediate voltage Vcc . Furthermore,
Since charge transfer from storage electrode 37 to serial register 16 is performed in response to serial register φ1 clock, timing requirements are relaxed.
第4A図乃至第4D図は、第3図に示したアレ
イに置いて並列レジスタから直列出力レジスタへ
の電荷転送の状態を模式的に示したものである。
第4A図に示した如く、φ1列内の電荷は貯蔵ゲ
ート34の下方に存在し、一方φ2列内の電荷は
電極20の下方に存在するので、φ1並列レジス
タ内の電荷はφ2レジスタ内の電荷からオフセツ
トされている。第4B図に示した如く、φ1列内
に存在する電荷は貯蔵ゲート34から出力レジス
タ16のφ1電極へ転送される。この電荷が出力
レジスタから外へ移動されると、φ2列内の電荷
が貯蔵電極37を介して直列レジスタ16へ転送
される。一方、別個の貯蔵ゲートを使用すること
によつてこの電荷をレジスタ16のφ2電極へ転
送させることも可能であるが、第5図に関し以下
に後述する如く、貯蔵ゲート37を共用すること
によつて電荷をφ1電極へ転送させることが可能
である。第4D図に示した如く、レジスタ16へ
電荷を転送した後に、2相クロツク動作によつて
電荷を出力レジスタから取除く。重要なことであ
るが、本発明に於いては、中間電圧Vccが取除か
れており、電荷のインターレースは直列出力レジ
スタ16の高速転送領域ではなく並列レジスタの
低速転送領域に於いて行なわれる。更に、電荷転
送を行なう為に直列レジスタφ1クロツクを使用
しているので、直列出力レジスタへの電荷転送に
於けるタイミング条件を緩和させている。 4A to 4D schematically illustrate the state of charge transfer from the parallel registers to the serial output registers in the array shown in FIG. 3.
As shown in FIG. 4A, the charge in the φ 1 column is below storage gate 34, while the charge in the φ 2 column is below electrode 20, so that the charge in the φ 1 parallel register is φ 2 is offset from the charge in the register. As shown in FIG. 4B, the charge present in the φ 1 column is transferred from storage gate 34 to the φ 1 electrode of output register 16. When this charge is moved out of the output register, the charge in the φ 2 column is transferred to the series register 16 via the storage electrode 37. On the other hand, it is also possible to transfer this charge to the φ 2 electrode of resistor 16 by using a separate storage gate, but it is also possible to share storage gate 37, as described below with respect to FIG. Therefore, it is possible to transfer the charge to the φ 1 electrode. After transferring the charge to register 16, the charge is removed from the output register by two-phase clocking, as shown in FIG. 4D. Importantly, in the present invention, the intermediate voltage Vcc is removed and charge interlacing occurs in the slow transfer region of the parallel registers rather than the fast transfer region of the serial output register 16. . Furthermore, since the serial register φ1 clock is used to perform charge transfer, the timing requirements for charge transfer to the serial output register are relaxed.
第5図は、本発明の実施例に基づく第3図のア
レイの1部を更に詳細に示したものであつて、並
列レジスタの最端部電極20と、φ1チヤンネル
の転送ゲート電極30とφ2チヤンネルの転送電
極32と貯蔵電極34と転送電極36と貯蔵電極
37を示している。このような構造は米国特許第
4165541号に開示されている半導体構造に類似し
ており、並列チヤンネルはチヤンネルストツプ注
入領域又はフイールド酸化物40によつて画定さ
れており、且つ並列レジスタ内に於ける電極間の
ドープされたバリア及び直列出力レジスタは斜線
42で示されている。転送ゲート30及び32
は、φ1チヤンネル及びφ2チヤンネルの夫々のバ
リアの上に設けられたポリシリコン電極である。
貯蔵電極34はポリシリコンで形成され、バリア
43とバリア45との間に於いてはφ1チヤンネ
ルの上に設けられており、又バリア44とバリア
45との間に於いてはφ2チヤンネルの上に設け
られている。φ1列及びφ2列内の貯蔵ゲート34
からの電荷は、夫々、別個の転送ゲートを介して
直列出力レジスタ16へ転送される。しかしなが
ら、本実施例に於いては、1個の貯蔵ゲート37
が2つの隣接したφ1列及びφ2列に対して使用さ
れており、従つてこれら2つの列からの電荷は交
互に貯蔵ゲート37を介して直列出力レジスタの
φ1ゲートへ転送される。転送ゲート36は、ド
ープしたバリア45の上に存在するポリシリコン
48を包含するポリシリコン電極を有しており、
貯蔵ゲート37は、電荷貯蔵領域の上に存在する
ポリシリコンを有している。直列出力レジスタの
φ1電極は、貯蔵ゲート37と直列レジスタとの
間のバリア52に重畳している。 FIG. 5 shows in more detail a portion of the array of FIG. 3 according to an embodiment of the present invention, including the extreme end electrode 20 of the parallel register and the transfer gate electrode 30 of the φ 1 channel. A transfer electrode 32, a storage electrode 34, a transfer electrode 36, and a storage electrode 37 of the φ 2 channel are shown. Such a structure is covered by U.S. Patent No.
Similar to the semiconductor structure disclosed in US Pat. and serial output registers are indicated by diagonal lines 42. Transfer gates 30 and 32
are polysilicon electrodes provided on the respective barriers of the φ 1 channel and the φ 2 channel.
The storage electrode 34 is formed of polysilicon and is provided on the φ 1 channel between the barrier 43 and the barrier 45, and on the φ 2 channel between the barrier 44 and the barrier 45. is placed above. Storage gates 34 in the φ1 and φ2 columns
The charges from each are transferred to the serial output register 16 via separate transfer gates. However, in this embodiment, one storage gate 37
are used for two adjacent columns φ 1 and φ 2 , so that charges from these two columns are alternately transferred via storage gate 37 to the φ 1 gate of the serial output register. Transfer gate 36 has a polysilicon electrode that includes polysilicon 48 overlying doped barrier 45;
Storage gate 37 comprises polysilicon overlying the charge storage region. The φ 1 electrode of the series output register overlaps the barrier 52 between the storage gate 37 and the series resistor.
本発明SPS・CCDアレイの詳細な動作は第8
図乃至第15図に示してあり、第6A図乃至第6
C図に示されたタイミング線図と第7図に示した
隣接するφ1列とφ2列の模式図とを参考に説明す
る。第7図に示した如く、2つの平行な列の最端
部電極20は電圧R1によつて制御される。転送
ゲート30及び32は夫々電圧RA及びRBによつ
て制御される。貯蔵ゲート34は電圧RCによつ
て制御され、転送ゲート36と貯蔵ゲート37と
は電圧RDによつて制御される。電荷は直列出力
レジスタ16のゲートの中に転送される。 The detailed operation of the SPS/CCD array of the present invention is described in the 8th section.
6A to 6.
This will be explained with reference to the timing diagram shown in FIG. C and the schematic diagram of the adjacent φ1 column and φ2 column shown in FIG. As shown in FIG. 7, the two parallel rows of extreme electrodes 20 are controlled by a voltage R 1 . Transfer gates 30 and 32 are controlled by voltages RA and RB , respectively. Storage gate 34 is controlled by voltage R C and transfer gate 36 and storage gate 37 are controlled by voltage R D. The charge is transferred into the gate of serial output register 16.
次に、第6図に関し説明すると、直列レジスタ
内で電荷を転送する為の信号φ1及びφ2は、並列
レジスタ内で電荷を転送する為のリプル電圧R1
乃至R8と共に供給される。図中、制御電圧RA,
RB,RC,RDがクロツク電圧φ1及びφ2とリプル電
圧R1乃至R8と適宜の時間関係をもつて示されて
いる。 Next, referring to FIG. 6, the signals φ 1 and φ 2 for transferring charges in the series registers are equal to the ripple voltage R 1 for transferring charges in the parallel registers.
to R8 . In the figure, the control voltage R A ,
R B , R C , and R D are shown in appropriate time relationships with clock voltages φ 1 and φ 2 and ripple voltages R 1 to R 8 .
次に第8図乃至第15図を参考に説明すると、
これらの図に於いては、並列レジスタから直列出
力レジスタへの電荷の転送についてそれぞれの時
間t1乃至t12(第6A図乃至第6C図に示した如く)
に於ける状態を示してある。第8図は時間t1に於
けるものであつて、電荷は並列レジスタの最端部
電極の下方に存在する。第9図は時間t2,t3,t4
に於ける状態を示すものであつて、制御電圧RB
及びRCに応答して電荷がφ1チヤンネルから貯蔵
ゲート34へ転送されている状態を示している。 Next, referring to FIGS. 8 to 15, the explanation will be as follows:
In these figures, the respective times t 1 to t 12 (as shown in Figures 6A to 6C) for the transfer of charge from the parallel register to the serial output register are shown.
The state at FIG. 8 is at time t 1 and charge is present below the extreme electrode of the parallel resistor. Figure 9 shows time t 2 , t 3 , t 4
It indicates the state at which the control voltage R B
and R C , charge is shown being transferred from the φ 1 channel to the storage gate 34 .
第10図は時間t5に於ける状態を示すものであ
つて、制御電圧RDに応答して、貯蔵ゲート34
内にある電荷が転送ゲート36を介して貯蔵ゲー
ト37へ転送される状態を示している。第11図
は、時間t6に於いて、直列レジスタクロツクφ1に
応答し並列レジスタから直列出力レジスタへ電荷
が転送される状態を示している。第12図は時間
t7に於いて直列レジスタから電荷がクロツク動作
されて外へ送出される状態の開始時点を示してい
る。第13図は、時間t8,t9,t10に於ける状態を
示しており、直列出力レジスタ内の電荷がクロツ
ク動作されて外へ送り出されると共に、並列レジ
スタのチヤンネルφ2内に於ける電荷が制御電圧
RA及びRCに応答して貯蔵ゲート34へ転送され
る状態を示している。時間t11に於いて、貯蔵ゲ
ート34内の電荷は制御電圧RDに応答して貯蔵
ゲート37へ転送され直列出力レジスタ16内に
ロードされる。最後に、時間t12に於いて、貯蔵
ゲート37内の電荷が電圧φ1に応答して直列出
力レジスタ16内に転送される。 FIG. 10 shows the situation at time t5 , in which storage gate 34 responds to control voltage R D.
The state in which the charge present in the storage gate 37 is transferred via the transfer gate 36 to the storage gate 37 is shown. FIG. 11 shows the state in which charge is transferred from the parallel register to the serial output register at time t6 in response to the serial register clock φ1 . Figure 12 is time
The beginning of the condition in which charge is clocked out of the series register at t7 is shown. FIG. 13 shows the situation at times t 8 , t 9 , and t 10 as the charge in the serial output register is clocked out and the charge in the parallel register channel φ 2 Charge is control voltage
The states transferred to storage gate 34 in response to R A and R C are shown. At time t 11 , the charge in storage gate 34 is transferred to storage gate 37 and loaded into serial output register 16 in response to control voltage R D . Finally, at time t12 , the charge in storage gate 37 is transferred into series output register 16 in response to voltage φ1 .
以上詳説した如く本発明によれば、並列レジス
タの最端部電極に於いて電荷のインターレースが
行なわれ、しかも共用の貯蔵ゲートを介して電荷
を転送するので、電荷転送のタイミングに関する
条件は緩和されており、中間電圧を使用する必要
性を取除いている。更に、本発明の構成によれ
ば、従来技術に於いて使用されていた電圧よりも
低い電圧でもつてCCDデバイスを動作させるこ
とが可能である。更に、重要なことであるが、直
列シフトレジスタへの転送はシリアルクロツク
φ1を使用することによつて行なつていると言う
ことである。 As described in detail above, according to the present invention, charges are interlaced at the end electrodes of the parallel registers, and the charges are transferred via a shared storage gate, so the conditions regarding the timing of charge transfer are relaxed. , eliminating the need to use intermediate voltages. Furthermore, the configuration of the present invention allows the CCD device to operate at lower voltages than those used in the prior art. Furthermore, it is important to note that transfers to the serial shift register are accomplished by using serial clock φ1 .
以上本発明の具体的構成につき詳細に説明した
が、本発明はこれら具体例に限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することな
しに種々の変形が可能であることは勿論である。 Although the specific configuration of the present invention has been described in detail above, the present invention should not be limited to these specific examples, and various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course.
第1図は従来技術のSPS・CCDアレイを示し
た模式図、第2A図乃至第2D図は第1図に示し
たアレイに於いて電荷転送を行なう状態を示した
各説明図、第3図は本発明に基づくSPS・CCD
アレイの1実施例を示した模式図、第4A図乃至
第4D図は第3図に示したアレイ内に於ける電荷
転送の状態を示した各説明図、第5図は本発明の
1実施例に基づく第3図のSPS・CCDアレイの
1部を詳細に示した模式図、第6A図乃至第6C
図は第3図に示したアレイ内に於ける電荷転送に
関するタイミングを示したタイミング線図、第7
図は第5図に示したSPS・CCDアレイの隣接す
る2つの平行なチヤンネルの電気的接続状態を示
した模式図、第8図乃至第15図は第6図に示し
たタイミング線図に基づいて行なわれる電荷転送
の状態を示した各説明図、である。
符号の説明、10……SPS・CCDメモリアレ
イ、14……並列シフトレジスタ、16……直列
出力レジスタ、20……最端部電極、30,3
2,36……転送ゲート、34,37……貯蔵ゲ
ート。
Figure 1 is a schematic diagram showing a conventional SPS/CCD array, Figures 2A to 2D are explanatory diagrams showing states in which charge transfer is performed in the array shown in Figure 1, and Figure 3. is an SPS/CCD based on the present invention
A schematic diagram showing one embodiment of the array, FIGS. 4A to 4D are explanatory diagrams showing the state of charge transfer in the array shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. Schematic diagram showing in detail a part of the SPS/CCD array of FIG. 3 based on an example, FIGS. 6A to 6C
Figure 7 is a timing diagram showing the timing related to charge transfer within the array shown in Figure 3.
The figure is a schematic diagram showing the electrical connection state of two adjacent parallel channels of the SPS/CCD array shown in Fig. 5, and Figs. 8 to 15 are based on the timing diagram shown in Fig. 6. 6A and 6B are explanatory diagrams showing states of charge transfer to be performed; FIG. Explanation of symbols, 10... SPS/CCD memory array, 14... Parallel shift register, 16... Serial output register, 20... End electrode, 30, 3
2, 36... Transfer gate, 34, 37... Storage gate.
Claims (1)
並列レジスタから直列出力レジスタへ電荷を転送
する電荷転送手段が設けられており、前記電荷転
送手段が、交互の第1の並列レジスタに関連した
第1の転送ゲートと、交互の第2の並列レジスタ
に関連した第2の転送ゲートと、第1の転送ゲー
トに関連した第1の貯蔵ゲートと、第2の転送ゲ
ートに関連した第2の貯蔵ゲートと、前記第1の
転送ゲート及び第2の転送ゲートを制御する制御
手段とを有しており、前記第1の並列レジスタか
らの電荷は前記第1の貯蔵ゲートを介して前記直
列出力レジスタへ転送され且つ前記第2の並列レ
ジスタからの電荷は前記第2の貯蔵ゲートを介し
て前記直列出力レジスタへ転送され、前記第1の
転送ゲートと前記第2の転送ゲートとは直線的に
オフセツトして配置されており、前記第1の並列
レジストと前記第2の並列レジスタとから同時に
電荷転送が行なわれることを防止していることを
特徴とするアレイ。 2 特許請求の範囲第1項において、第3の貯蔵
ゲートによつて前記第1の貯蔵ゲート及び第2の
貯蔵ゲートからの電荷を受け取り、前記直列出力
レジスタへ電荷を転送することを特徴とするアレ
イ。 3 特許請求の範囲第2項において、前記第3の
貯蔵ゲートは、前記第1の貯蔵ゲート及び第2の
貯蔵ゲートの夫々に対して別個の貯蔵ゲートを有
していることを特徴とするアレイ。 4 特許請求の範囲第1項乃至第3項の内のいず
れか1項において、第3の貯蔵ゲートが前記第1
及び第2貯蔵ゲートの夫々と関連されて共用され
ており、前記第1及び第2の貯蔵ゲートからの電
荷が前記第3の貯蔵ゲートへ交互に供給され、且
つ前記第1及び第2の転送ゲートを制御する手段
が直列レジスタクロツク信号に応答するものであ
ることを特徴とするアレイ。 5 2相SPS・CCDアレイにおいて、電荷転送
手段が設けられており、前記電荷転送手段が、第
1の並列レジスタの第1の最端部貯蔵要素と、第
2の並列レジスタの第2の最端部貯蔵要素と、前
記第1の最端部貯蔵要素に関連した第1の転送要
素と、前記第2の最端部貯蔵要素と関連した第2
の転送要素と、前記第1の転送要素に関連した第
1の中間貯蔵要素と、前記第2の転送要素に関連
した第2の中間貯蔵要素と、前記第1の中間貯蔵
要素及び前記第2の中間貯蔵要素に関連した共通
貯蔵要素とを有しており、前記第1の最端部貯蔵
要素からの電荷は前記第1の転送要素及び前記第
1の中間貯蔵要素を介して前記共通貯蔵要素へ転
送され且つ前記第2の最端部貯蔵要素からの電荷
は前記第2の転送要素及び前記第2の中間貯蔵要
素を介して前記共通の貯蔵要素へ転送され、前記
第1の転送要素と第2の転送要素とは直線的にオ
フセツトされて配置されており、前記第1の並列
レジスタ及び第2の並列レジスタから同時に電荷
転送が行なわれることを防止していることを特徴
とするアレイ。 6 特許請求の範囲第5項において、前記共通貯
蔵要素は直列出力レジスタの貯蔵要素に関連され
ており、前記第1の最端部貯蔵要素からの電荷及
び前記第2の最端部貯蔵要素からの電荷は、前記
直列出力レジスタのクロツク信号に応答して前記
共通貯蔵要素から交互に前記直列出力レジスタの
貯蔵要素へ転送されることを特徴とするアレイ。[Claims] 1. In a two-phase SPS/CCD memory array,
Charge transfer means are provided for transferring charge from the parallel registers to the serial output registers, said charge transfer means comprising a first transfer gate associated with the alternating first parallel registers and a first transfer gate associated with the alternating second parallel registers. a second transfer gate associated with the first transfer gate; a first storage gate associated with the first transfer gate; a second storage gate associated with the second transfer gate; control means for controlling a transfer gate, wherein the charge from the first parallel register is transferred to the serial output register via the first storage gate and the charge from the second parallel register is transferred to the serial output register through the first storage gate; is transferred to the serial output register via the second storage gate, the first transfer gate and the second transfer gate are arranged linearly offset, and the first parallel resistor and the second parallel register from being simultaneously transferred. 2. According to claim 1, a third storage gate receives charge from the first storage gate and the second storage gate and transfers the charge to the serial output register. array. 3. The array of claim 2, wherein the third storage gate has a separate storage gate for each of the first storage gate and the second storage gate. . 4. In any one of claims 1 to 3, the third storage gate is connected to the first storage gate.
and a second storage gate, wherein charge from the first and second storage gates is alternately supplied to the third storage gate, and the charge from the first and second storage gates is alternately supplied to the third storage gate; An array characterized in that the means for controlling the gates is responsive to a serial register clock signal. 5. In a two-phase SPS/CCD array, a charge transfer means is provided, said charge transfer means connecting a first end storage element of a first parallel register and a second end storage element of a second parallel register. an end storage element; a first transfer element associated with the first end storage element; and a second transfer element associated with the second end storage element.
a transfer element, a first intermediate storage element associated with the first transfer element, a second intermediate storage element associated with the second transfer element, the first intermediate storage element and the second intermediate storage element; a common storage element associated with an intermediate storage element, wherein the charge from the first endmost storage element is transferred to the common storage element via the first transfer element and the first intermediate storage element. and the charge from the second most storage element is transferred to the common storage element via the second transfer element and the second intermediate storage element, and the charge from the second most storage element is transferred to the common storage element, and the second transfer element are arranged linearly offset to prevent simultaneous charge transfer from the first parallel register and the second parallel register. . 6. In claim 5, the common storage element is associated with a storage element of a serial output register, and wherein the common storage element is associated with a storage element of a serial output register, and the charge from the first edge-most storage element and the charge from the second edge-most storage element are charges are alternately transferred from the common storage element to the storage elements of the serial output register in response to a clock signal of the serial output register.
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|---|---|---|---|
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