JPH0759055B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0759055B2 JPH0759055B2 JP61252375A JP25237586A JPH0759055B2 JP H0759055 B2 JPH0759055 B2 JP H0759055B2 JP 61252375 A JP61252375 A JP 61252375A JP 25237586 A JP25237586 A JP 25237586A JP H0759055 B2 JPH0759055 B2 JP H0759055B2
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- solid
- conductivity type
- semiconductor substrate
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばビデオカメラ、電子スチルカメラに使用
して好適な電子シャッタ機構を有する固体撮像装置に関
する。
して好適な電子シャッタ機構を有する固体撮像装置に関
する。
本発明は例えばビデオカメラ、電子スチルカメラに使用
して好適な電子シャッタ機構を有する固体撮像装置であ
って、第１の導電型の半導体基板の表面側に形成された
第２の導電型の領域と、この第２の導電型の領域の表面
側に形成された信号電荷蓄積領域とを有し、第１の導電
型の半導体基板に所定電圧を印加して信号電荷蓄積領域
に蓄積された信号電荷を第１の導電型の半導体基板に掃
き出させることにより露出時間の制御を行う様になされ
た固体撮像装置において、第１の導電型の半導体基板に
所定電圧を印加する期間を水平ブランキング期間内と
し、信号電荷蓄積領域に蓄積される信号を上記水平ブラ
ンキング期間内に上記第１の導電型の半導体基板に掃き
出させる様にしたことにより、電気的に露出時間の制御
を行い得る様にし、またこの場合においても、コントラ
ストの一様な再生画像を得ることができる様にしたもの
である。
して好適な電子シャッタ機構を有する固体撮像装置であ
って、第１の導電型の半導体基板の表面側に形成された
第２の導電型の領域と、この第２の導電型の領域の表面
側に形成された信号電荷蓄積領域とを有し、第１の導電
型の半導体基板に所定電圧を印加して信号電荷蓄積領域
に蓄積された信号電荷を第１の導電型の半導体基板に掃
き出させることにより露出時間の制御を行う様になされ
た固体撮像装置において、第１の導電型の半導体基板に
所定電圧を印加する期間を水平ブランキング期間内と
し、信号電荷蓄積領域に蓄積される信号を上記水平ブラ
ンキング期間内に上記第１の導電型の半導体基板に掃き
出させる様にしたことにより、電気的に露出時間の制御
を行い得る様にし、またこの場合においても、コントラ
ストの一様な再生画像を得ることができる様にしたもの
である。
従来、メカニカルシャッタを用いず、電気的に露出時間
の制御を行い得る様になされた固体撮像装置として、Ｎ
型シリコン基板上にＰ型領域を形成すると共に、このＰ
型領域上に受光部、垂直レジスタ部、水平レジスタ部及
び出力部を設け、Ｎ型シリコン基板に印加する直流電圧
を可変する様にしたものが提案されている。即ち、この
固体撮像装置は、第４図Ａに示す読み出しパルスP1に引
き続き僅か遅れて第４図Ｂに示す様に１フィールド期間
の任意の期間t1の間、Ｎ型シリコン基板部分に直流電圧
30〔Ｖ〕を印加し、この期間t1の間、受光部の信号電荷
蓄積領域に生ずる信号電荷をすべてＮ型シリコン基板部
分に掃き出させ、１フィールド期間の残りの期間t2の
間、Ｎ型シリコン基板部分に直流電圧10〔Ｖ〕を印加
し、この期間t2の間に受光部の信号電荷蓄積領域に信号
電荷を蓄積し、この信号電荷を読み出しパルスP1に続く
読み出しパルスP2によって読み出そうとするものであ
り、斯る固体撮像装置によれば、Ｎ型シリコン基板部分
に30〔Ｖ〕の直流電圧を印加する期間t1を可変制御する
ことによって露出時間t2の制御を行うことが可能とな
る。
の制御を行い得る様になされた固体撮像装置として、Ｎ
型シリコン基板上にＰ型領域を形成すると共に、このＰ
型領域上に受光部、垂直レジスタ部、水平レジスタ部及
び出力部を設け、Ｎ型シリコン基板に印加する直流電圧
を可変する様にしたものが提案されている。即ち、この
固体撮像装置は、第４図Ａに示す読み出しパルスP1に引
き続き僅か遅れて第４図Ｂに示す様に１フィールド期間
の任意の期間t1の間、Ｎ型シリコン基板部分に直流電圧
30〔Ｖ〕を印加し、この期間t1の間、受光部の信号電荷
蓄積領域に生ずる信号電荷をすべてＮ型シリコン基板部
分に掃き出させ、１フィールド期間の残りの期間t2の
間、Ｎ型シリコン基板部分に直流電圧10〔Ｖ〕を印加
し、この期間t2の間に受光部の信号電荷蓄積領域に信号
電荷を蓄積し、この信号電荷を読み出しパルスP1に続く
読み出しパルスP2によって読み出そうとするものであ
り、斯る固体撮像装置によれば、Ｎ型シリコン基板部分
に30〔Ｖ〕の直流電圧を印加する期間t1を可変制御する
ことによって露出時間t2の制御を行うことが可能とな
る。
しかしながら、斯る固体撮像装置においては、第５図に
示す様に、再生画面（１）上にコントラストの相違する
部分、即ち明るい部分（２）と暗い部分（３）とが生ず
るという不都合があった。ここに、この明るい部分
（２）はＮ型シリコン基板部分に30〔Ｖ〕を印加してい
る期間t1に出力部から読み出された信号部分に対応し、
暗い部分（３）はＮ型シリコン基板部分に10〔Ｖ〕を印
加している期間t2に出力部から読み出された信号部分に
対応しており、斯る再生画像におけるコントラストの相
違は、１フィールド期間中にＮ型シリコン基板の電圧が
高い期間t1と低い期間t2とがあるため、出力部のブッフ
アアンプ等が動作点を変動させる等の変調を受けるため
に生ずるものと考えられる。
示す様に、再生画面（１）上にコントラストの相違する
部分、即ち明るい部分（２）と暗い部分（３）とが生ず
るという不都合があった。ここに、この明るい部分
（２）はＮ型シリコン基板部分に30〔Ｖ〕を印加してい
る期間t1に出力部から読み出された信号部分に対応し、
暗い部分（３）はＮ型シリコン基板部分に10〔Ｖ〕を印
加している期間t2に出力部から読み出された信号部分に
対応しており、斯る再生画像におけるコントラストの相
違は、１フィールド期間中にＮ型シリコン基板の電圧が
高い期間t1と低い期間t2とがあるため、出力部のブッフ
アアンプ等が動作点を変動させる等の変調を受けるため
に生ずるものと考えられる。
本発明は、斯る点に鑑み、再生画像にコントラストの相
違を生じさせない様にした電子シャッタ機構を有する固
体撮像装置を提供することを目的とする。
違を生じさせない様にした電子シャッタ機構を有する固
体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明固体撮像装置は、例えば第１図〜第３図に示す様
に、第１の導電型の半導体基板（４）の表面側に形成さ
れた第２の導電型の領域（５）と、この第２の導電型の
領域（５）の表面側に形成された信号電荷蓄積領域
（６）とを有し、第１の導電型の半導体基板（４）に所
定電圧VHを印加して信号電荷蓄積領域（６）に蓄積され
た信号電荷を第１の導電型の半導体基板（４）に掃き出
させることによって露出時間t2の制御を行う様になされ
た固体撮像装置において、第１の導電型の半導体基板
（４）に所定電圧VHを印加する期間を水平ブランキング
期間内とし、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積される信号
電荷を水平ブランキング期間内に第１の半導体基板
（４）に掃き出させる様にしたものである。
に、第１の導電型の半導体基板（４）の表面側に形成さ
れた第２の導電型の領域（５）と、この第２の導電型の
領域（５）の表面側に形成された信号電荷蓄積領域
（６）とを有し、第１の導電型の半導体基板（４）に所
定電圧VHを印加して信号電荷蓄積領域（６）に蓄積され
た信号電荷を第１の導電型の半導体基板（４）に掃き出
させることによって露出時間t2の制御を行う様になされ
た固体撮像装置において、第１の導電型の半導体基板
（４）に所定電圧VHを印加する期間を水平ブランキング
期間内とし、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積される信号
電荷を水平ブランキング期間内に第１の半導体基板
（４）に掃き出させる様にしたものである。
斯る本発明に依れば、第１の導電型の半導体基板（４）
に所定電圧VHを印加する期間を水平ブランキング期間内
とし、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積される信号電荷を
水平ブランキング期間内に第１の導電型の半導体基板
（４）に掃き出させる様になされているので、第１の導
電型の基板（４）に所定電圧VHを印加する水平ブランキ
ング期間の回数を変えることで露出時間の制御が行なえ
ると共に、出力部のバッフアアンプ等が第１の導電型の
基板（４）の電圧変化によって変調を受けたとしても、
再生画像は全くその影響を受けず、一様なコントラスト
となる。
に所定電圧VHを印加する期間を水平ブランキング期間内
とし、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積される信号電荷を
水平ブランキング期間内に第１の導電型の半導体基板
（４）に掃き出させる様になされているので、第１の導
電型の基板（４）に所定電圧VHを印加する水平ブランキ
ング期間の回数を変えることで露出時間の制御が行なえ
ると共に、出力部のバッフアアンプ等が第１の導電型の
基板（４）の電圧変化によって変調を受けたとしても、
再生画像は全くその影響を受けず、一様なコントラスト
となる。
以下、第１図〜第３図を参照して本発明固体撮像装置の
一実施例につき説明しよう。
一実施例につき説明しよう。
この第１図において、（４）はＮ型シリコン基板を示
し、本例においては、このＮ型シリコン基板（４）上に
受光部（７）、垂直レジスタ部（８）、水平レジスタ部
（図示せず）及び出力部（図示せず）を設け、所インタ
ーライン転送方式のCCD形撮像装置として構成する、 この場合、Ｎ型シリコン基板（４）の表面側にＰ型領域
（５）を形成すると共に、更にこのＰ型領域（５）の表
面側にN-型領域（９）を形成する。そして、受光部
（７）は、このN-型領域（９）表面領域に浅いP++型領
域（10）を形成すると共にこのP++型領域（10）の下方
に信号電荷蓄積領域を構成するN+型領域（６）を形成す
ることによって構成する。また、この場合、P++型領域
（10）及びN+型領域（６）に隣接してチャンネルストッ
パ部を構成するP+型領域（11）を形成すると共に、P++
型領域（10）上にSiO2による絶縁層（12）を形成する。
し、本例においては、このＮ型シリコン基板（４）上に
受光部（７）、垂直レジスタ部（８）、水平レジスタ部
（図示せず）及び出力部（図示せず）を設け、所インタ
ーライン転送方式のCCD形撮像装置として構成する、 この場合、Ｎ型シリコン基板（４）の表面側にＰ型領域
（５）を形成すると共に、更にこのＰ型領域（５）の表
面側にN-型領域（９）を形成する。そして、受光部
（７）は、このN-型領域（９）表面領域に浅いP++型領
域（10）を形成すると共にこのP++型領域（10）の下方
に信号電荷蓄積領域を構成するN+型領域（６）を形成す
ることによって構成する。また、この場合、P++型領域
（10）及びN+型領域（６）に隣接してチャンネルストッ
パ部を構成するP+型領域（11）を形成すると共に、P++
型領域（10）上にSiO2による絶縁層（12）を形成する。
また垂直レジスタ部（８）は、チャンネル領域を構成す
るＰ型領域（13）を介して信号電荷転送領域を構成する
N+型領域（14）を形成すると共に、このN+型領域（14）
上にSiO2によりなる絶縁層（12）及びSi3N4よりなる絶
縁層（15）を介してポリシリコンよりなる転送電極（1
6）を形成することによって構成する。この場合、信号
電荷転送領域を構成するN+型領域（14）の下方にスミア
を防止するためのＰ型領域（17）を形成すると共に、転
送電極（16）の上方に絶縁層（12）を介して遮光用のア
ルミニウム層（18）を設ける。尚、この第１図には１個
の転送電極（16）のみを示しているが、本例において
は、従来周知の様に４相駆動方式によりこの垂直レジス
タ部（８）を駆動し得る様に転送電極を配置する。また
水平レジスタ部及び出力部については図示せずも、従来
周知の様に構成する。
るＰ型領域（13）を介して信号電荷転送領域を構成する
N+型領域（14）を形成すると共に、このN+型領域（14）
上にSiO2によりなる絶縁層（12）及びSi3N4よりなる絶
縁層（15）を介してポリシリコンよりなる転送電極（1
6）を形成することによって構成する。この場合、信号
電荷転送領域を構成するN+型領域（14）の下方にスミア
を防止するためのＰ型領域（17）を形成すると共に、転
送電極（16）の上方に絶縁層（12）を介して遮光用のア
ルミニウム層（18）を設ける。尚、この第１図には１個
の転送電極（16）のみを示しているが、本例において
は、従来周知の様に４相駆動方式によりこの垂直レジス
タ部（８）を駆動し得る様に転送電極を配置する。また
水平レジスタ部及び出力部については図示せずも、従来
周知の様に構成する。
また本例においては、直流電源（19）及び（20）の夫々
の負電圧端子とＰ型領域（５）とを共通接続して接地す
ると共に、直流電源（19）及び（20）の夫々の正電圧端
子をスイッチ回路（21）の一方及び他方の固定接点（21
A）及び（21B）に夫々接続し、このスイッチ回路（21）
の可動接点（21C）をＮ型シリコン基板（４）に接続す
る。この場合、直流電源（19）の出力電圧VLは第２図に
実線Ｘで示す様にＰ型領域（５）のポテンシャルが表面
のP++型領域（10）のポテンシャルよりも稍低くなり、
信号電荷蓄積領域（６）において信号電荷を蓄積できる
と共に有効なブルーミング抑制を行うことができる電
圧、例えば10Vとし、また直流電源（20）の出力電圧VH
は第２図に破線Ｙで示す様にＰ型領域（５）のポテンシ
ャルが信号電荷蓄積領域（６）のポテンシャルよりも低
くなり、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電荷
をＮ型シリコン基板（４）に掃き出すことができる電
圧、例えば30Vとする。またスイッチ回路（21）は制御
信号入力端子（22）を介して供給される制御信号によっ
てスイッチング制御できる様にし、本例においては、第
３図Ａ及び第３図Ｂに示す様に前フィールド期間に信号
電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電荷を読み出しパ
ルスP1で垂直レジスタ部（８）に読み出した後、63.5μ
sec毎に設定される水平ブランキング期間を連続して任
意の個数選択し、この選択した水平ブランキング期間の
間にＮ型シリコン基板（４）に電圧VH、例えば30〔Ｖ〕
を印加し、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電
荷をＮ型シリコン基板（４）に掃き出す様にする。換言
すれば、読み出しパルスP1による読み出しの後、露出を
開始する直前まで、水平ブランキング期間毎にＮ型シリ
コン基板（４）に電圧30Vを印加し、信号電荷蓄積領域
（６）に蓄積される信号電荷を掃き出し、露出時間t2に
おいては、Ｎ型シリコン基板（４）に印加する電圧を10
Vとして信号電荷を蓄積する様にする。尚、第２図Ｃは
水平クロック信号、第２図Ｄは水平ブランキング信号、
第２図Ｅは水平ブランキング期間におけるＮ型シリコン
基板（４）に印加する電圧の様子を示すものである。
の負電圧端子とＰ型領域（５）とを共通接続して接地す
ると共に、直流電源（19）及び（20）の夫々の正電圧端
子をスイッチ回路（21）の一方及び他方の固定接点（21
A）及び（21B）に夫々接続し、このスイッチ回路（21）
の可動接点（21C）をＮ型シリコン基板（４）に接続す
る。この場合、直流電源（19）の出力電圧VLは第２図に
実線Ｘで示す様にＰ型領域（５）のポテンシャルが表面
のP++型領域（10）のポテンシャルよりも稍低くなり、
信号電荷蓄積領域（６）において信号電荷を蓄積できる
と共に有効なブルーミング抑制を行うことができる電
圧、例えば10Vとし、また直流電源（20）の出力電圧VH
は第２図に破線Ｙで示す様にＰ型領域（５）のポテンシ
ャルが信号電荷蓄積領域（６）のポテンシャルよりも低
くなり、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電荷
をＮ型シリコン基板（４）に掃き出すことができる電
圧、例えば30Vとする。またスイッチ回路（21）は制御
信号入力端子（22）を介して供給される制御信号によっ
てスイッチング制御できる様にし、本例においては、第
３図Ａ及び第３図Ｂに示す様に前フィールド期間に信号
電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電荷を読み出しパ
ルスP1で垂直レジスタ部（８）に読み出した後、63.5μ
sec毎に設定される水平ブランキング期間を連続して任
意の個数選択し、この選択した水平ブランキング期間の
間にＮ型シリコン基板（４）に電圧VH、例えば30〔Ｖ〕
を印加し、信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された信号電
荷をＮ型シリコン基板（４）に掃き出す様にする。換言
すれば、読み出しパルスP1による読み出しの後、露出を
開始する直前まで、水平ブランキング期間毎にＮ型シリ
コン基板（４）に電圧30Vを印加し、信号電荷蓄積領域
（６）に蓄積される信号電荷を掃き出し、露出時間t2に
おいては、Ｎ型シリコン基板（４）に印加する電圧を10
Vとして信号電荷を蓄積する様にする。尚、第２図Ｃは
水平クロック信号、第２図Ｄは水平ブランキング信号、
第２図Ｅは水平ブランキング期間におけるＮ型シリコン
基板（４）に印加する電圧の様子を示すものである。
この様に構成された本例の固体撮像装置においては、第
２図Ｂに示す様に信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された
信号電荷を掃き出す水平ブランキング期間の回数を変化
させることで、露出時間t2を例えば1/60〜1/10000の間
で自由に可変させることができる。
２図Ｂに示す様に信号電荷蓄積領域（６）に蓄積された
信号電荷を掃き出す水平ブランキング期間の回数を変化
させることで、露出時間t2を例えば1/60〜1/10000の間
で自由に可変させることができる。
この様に本例の固体撮像装置においては、Ｎ型シリコン
基板（４）に印加する電圧を可変することによって露出
制御を行っているが、Ｎ型シリコン基板（４）に電圧
VH、例えば30Vを印加する期間を水平ブランキング期間
中に行う様になされているので、Ｎ型シリコン基板に印
加される電圧が可変されることによって出力部のバッフ
アアンプ等が変調を受けたとしても、再生画像には何等
影響を与えず、コントラストの一様な再生画像を得るこ
とができるという利益がある。
基板（４）に印加する電圧を可変することによって露出
制御を行っているが、Ｎ型シリコン基板（４）に電圧
VH、例えば30Vを印加する期間を水平ブランキング期間
中に行う様になされているので、Ｎ型シリコン基板に印
加される電圧が可変されることによって出力部のバッフ
アアンプ等が変調を受けたとしても、再生画像には何等
影響を与えず、コントラストの一様な再生画像を得るこ
とができるという利益がある。
尚、上述実施例においては、露出を開始する直前まで、
水平ブランキング期間毎に信号電荷を掃き出す様にした
場合について述べたが、固体撮像素子の特性によって
は、露出を開始する直前の水平ブランキング期間中に１
回だけ掃き出す様にし、或いは露出を開始するまでの水
平プランキング期間のうちの数回のみを選択して掃き出
す様にすることもできる。即ち、この掃き出しの回数は
固体撮像素子の特性に合わせて適宜に設定することがで
きる。
水平ブランキング期間毎に信号電荷を掃き出す様にした
場合について述べたが、固体撮像素子の特性によって
は、露出を開始する直前の水平ブランキング期間中に１
回だけ掃き出す様にし、或いは露出を開始するまでの水
平プランキング期間のうちの数回のみを選択して掃き出
す様にすることもできる。即ち、この掃き出しの回数は
固体撮像素子の特性に合わせて適宜に設定することがで
きる。
また本発明は、上述実施例に限らず、本発明の要旨を逸
脱することなく、その他、種々の構成が取り得ることは
勿論である。
脱することなく、その他、種々の構成が取り得ることは
勿論である。
本発明に依れば、水平ブランキング期間内に所定電圧VH
が第１の導電型の半導体基板（４）に印加される様にな
されているので、電気的な露出時間制御を行うことによ
って、出力部のバッフアアンプ等が変調を受けたとして
も、再生画像には何等影響を与えず、コントラストの一
様な再生画像を得ることができるという利益がある。
が第１の導電型の半導体基板（４）に印加される様にな
されているので、電気的な露出時間制御を行うことによ
って、出力部のバッフアアンプ等が変調を受けたとして
も、再生画像には何等影響を与えず、コントラストの一
様な再生画像を得ることができるという利益がある。
第１図は本発明固体撮像装置の一実施例を示す構成図、
第２図は第１図例における信号電荷蓄積領域を含む厚さ
方向におけるポテンシャルを示す線図、第３図は第１図
例の説明に供する線図、第４図及び第５図は夫々従来の
固体撮像装置の説明に供する線図である。 （４）はＮ型シリコン基板、（５）はＰ型領域、（６）
は信号電荷蓄積領域、（７）は受光部、（８）は垂直レ
ジスタ部、（14）は信号電荷転送領域、（19）及び（2
0）は夫々直流電源である。
第２図は第１図例における信号電荷蓄積領域を含む厚さ
方向におけるポテンシャルを示す線図、第３図は第１図
例の説明に供する線図、第４図及び第５図は夫々従来の
固体撮像装置の説明に供する線図である。 （４）はＮ型シリコン基板、（５）はＰ型領域、（６）
は信号電荷蓄積領域、（７）は受光部、（８）は垂直レ
ジスタ部、（14）は信号電荷転送領域、（19）及び（2
0）は夫々直流電源である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 智行 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 浜崎 正治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−125961（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】第１の導電型の半導体基板の表面側に形成
された第２の導電型の領域と、該第２の導電型の領域の
表面側に形成された信号電荷蓄積領域とを有し、上記第
１の導電型の半導体基板に所定電圧を印加して上記信号
電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷を上記第１の導電型
の半導体基板に掃き出させることにより露出時間の制御
を行う様になされた固体撮像装置において、 上記第１の導電型の半導体基板に上記所定電圧を印加す
る期間を水平ブランキング期間内とし、上記信号電荷蓄
積領域に蓄積される上記信号電荷を上記水平ブランキン
グ期間内に上記第１の導電型の半導体基板に掃き出させ
る様にしたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61252375A JPH0759055B2 (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 固体撮像装置 |
| US07/110,844 US4875100A (en) | 1986-10-23 | 1987-10-21 | Electronic shutter for a CCD image sensor |
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