JPS5999882A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a video signal with high picture quality by separating an optical signal including vertical smear stored on a vertical scanning CCD and the vertical smear and transmitting it to a horizontal scanning CCD to obtain the difference between the optical signal and the vertical smear from the transferred signal. CONSTITUTION:Photo diodes PD11-PD(2m)n are arranged horizontally and vertically in an array as the photoelectric element train, the optical signal stored on the element train is read out by vertical and horizontal CCDs 22, 31, 32. The CCD22 is formed into a three-layer structure of n-semiconductor layer, p-semiconductor layer and n-semiconductor layer, a p-type impurity is introduced under each electrode to form an n<-> layer. The optical signal including the vertical smear is separated from the vertical smear and transferred to the CCD31, 32 by transferring repetitively two signals by the CCD22. The difference between the optical signal and the vertical smear is obtained from the output of the CCD31, 32, allowing to output the video signal with high quality.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野） 本発明は固体撮像装置の垂直スメア抑圧に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to vertical smear suppression in solid-state imaging devices.

（従来技術） 被写体像を電気信号に変換する撮像装置において、最近
では充電変換装置として半導体集積回路技術により得ら
れる固体撮像素子が用いられてきている。固体撮像素子
を用いることによって撮像管式のものよりも撮像装置の
小型化、高信頼化、長寿命化が図れる。(Prior Art) In imaging devices that convert a subject image into an electrical signal, solid-state imaging devices obtained by semiconductor integrated circuit technology have recently been used as charging conversion devices. By using a solid-state imaging device, the imaging device can be made smaller, more reliable, and have a longer lifespan than an image pickup tube type.

然るに、第１図に示すような固体撮像素子では、感光性
を持つ部分がフォトダイオードＰＬ）１１．ＰＤ　・・
・Ｐ　Ｄ　（、ｒｎ）　ｎ　の部分のみであることが望
ま８ しいが、例えば基板深部に生じた電荷が拡散により移動
し、直接垂直転送用Ｃ，ＣＩ）　２に入り込むことがあ
る。また、フォトダイオードＰＤ工０．ＰＤ工。However, in a solid-state image sensor as shown in FIG. 1, the photosensitive portion is the photodiode PL)11. PD...
・P D (, rn) It is preferable that the charge is only in the n portion, but for example, charges generated deep in the substrate may move due to diffusion and directly enter the vertical transfer C, CI) 2. In addition, photodiode PD processing 0. PD engineering.

・・・ＰＤ（ｌＢｍ）ｎ　　で発生した光電荷がトラン
スファーゲート］、のオン・オフ動作にかかわりなく垂
直転送用ＣＣＤ２に混入することもある。このため、固
体撮像素子面−Ｌに投影された光情報が垂直転送用Ｃ０
Ｄ２によって水平転送用ＣＣＤ３に転送されるまでの間
に、上述した疑信号が光情報に混合される。すなわち、
投影された被写体像の信号が垂直転送用ＣＣＤ２によっ
て水平転送用ＣＣＤ３に転送されるまでの間、垂直転送
用ＣＣＤ２は−Ｆ下に並んだ数百の７オトダイｊ−ドか
らの多信号成分を蓄積していくことになる。この疑信号
は、第２図（ａ）に示すような明るい部分２０のある被
写体像を撮像すると、再生画面上では第２図（ｂ）に示
すように明るい部分２０の上下方向に尾引き状の像とな
って現れ、画質を低下させる。このような固体撮像素子
に特有なノイズ成分（疑信号）を垂直スメアと呼んでい
る。. . . Photocharges generated by PD(lBm)n may enter the vertical transfer CCD 2 regardless of the on/off operation of the transfer gate. Therefore, the optical information projected onto the solid-state image sensor surface -L is transferred to C0 for vertical transfer.
The above-described suspicious signal is mixed with the optical information until it is transferred to the horizontal transfer CCD 3 by D2. That is,
Until the signal of the projected subject image is transferred by the vertical transfer CCD 2 to the horizontal transfer CCD 3, the vertical transfer CCD 2 receives multi-signal components from hundreds of 7-oto-diodes lined up below -F. It will continue to accumulate. When an object image with a bright portion 20 as shown in FIG. 2(a) is captured, this suspicious signal appears in the form of a tail in the vertical direction of the bright portion 20 on the playback screen, as shown in FIG. 2(b). appears as an image, reducing image quality. Such a noise component (suspicious signal) unique to solid-state image sensors is called a vertical smear.

以下、第１図に示すＣＣＤ型固体撮像素子のインタレー
ス動作を説明する。The interlacing operation of the CCD solid-state image sensor shown in FIG. 1 will be explained below.

第１図に示すＣＣＤ型固体撮像素子では垂直帰線期間に
すべてのフォトダイオードＰＤ□０．ＰＤよ、。In the CCD type solid-state image sensor shown in FIG. 1, all photodiodes PD□0. Hey PD.

・・・ＰＤ（！Ｉｎ）　ｎ　に蓄積された光信号が垂直
転送用ＣＣＤ２に移される。ここで、垂直転送用ＣＣＤ
２にフォトダイオードの光信号を移したり、その光信号
を垂直転送用Ｃ０Ｄ２が水平転送用ＣＣＩ）３に転送し
たりするのは、ゲート線６．７．８．９にそれぞれ印加
するφＶ０　　パルス、φ■、パルス。...The optical signal accumulated in PD(!In) n is transferred to the vertical transfer CCD 2. Here, the vertical transfer CCD
Transferring the optical signal of the photodiode to CCI 2 and transferring the optical signal from C0D2 for vertical transfer to CCI 3 for horizontal transfer are the φV0 pulses applied to the gate lines 6, 7, 8, and 9, respectively. φ■, pulse.

φＶ８　パルス、φ■、パルスであるが、これらのパル
スのうちφＶ１　　パルスとφＶ８　パルスはトランス
ファーゲート１のオン・オフ動作をも行うため、その電
位は笛３図に示すようにＶ、ＶＶＬ　　　　　　　ＭＩ
　　　　Ｈ の３つの値を有する。第３図からゎがるように、垂直走
査期間ＴＶ　の最初に、φＶ１　　パルス、φＶ。φV8 pulse, φ■, pulse, but among these pulses, φV1 pulse and φV8 pulse also perform on/off operation of transfer gate 1, so their potential is V, VVL MI as shown in Figure 3.
It has three values of H. As shown in FIG. 3, at the beginning of the vertical scanning period TV, the φV1 pulse, φV.

パルスは■８　　となり、それぞれのゲート線６，８に
接続されたトランスファーゲート１はオンジ、フォトダ
イオードＰ　Ｄ、０．　　Ｐ　Ｄ、　ｒ　　−−−ＰＤ
（、ｍ）ｎに蓄積された光信号は垂直転送用ＣＣＤ２べ
移る。The pulse becomes ■8, and the transfer gates 1 connected to the respective gate lines 6 and 8 are on-chip, photodiodes PD, 0. PD, r---PD
The optical signals accumulated in (, m)n are transferred to the vertical transfer CCD 2.

垂直転送用ＣＣＤ２に入った光信号の転送は、電位Ｖ１
オヨび■つのφＶ、パルス、φｖＢ　パルス。The optical signal input to the vertical transfer CCD 2 is transferred at the potential V1.
φV, pulse, φvB pulse.

φＶ８　パルス、φ■、パルスで行う。このトキ、ゲー
ト線６，８に■つなる電位が印加されてもトランス７ア
ゲート１がオンしないように■、および■、は決定され
ている。Perform with φV8 pulse, φ■, pulse. 2 and 2 are determined so that the transformer 7 agate 1 will not be turned on even if a potential connected to the gate lines 6 and 8 is applied to the gate lines 6 and 8.

竺１フィールドにおいて、まず電位■ヨのφＶ１パルス
により奇数行のフォトダイオードＰＤよ□。In the field 1, first, the φV1 pulse with the potential □ causes the photodiodes PD in the odd row to □.

ＰＤｌＢ　’　””　ＰＤ８１　’　ＰＤ８Ｂ　’　”
”　ＰＤ（Ｓｍ−１）ｎにＮ積された光信号がトランス
ファーゲート１を介して垂直転送用ＣＣＤ２に移され、
電位■１　お、ｈヒｖ、のφＶ、ノぐルス、φ■、パル
スにより１行分（ゲート線６がらゲート線７までの間隔
）だけ転送され、偶数行に配置される。その後電位■８
のφＶ　８　／ＮＮススより偶数行目のフォトダイオー
ドＰＤ、、ＰＤ、、、、、、ＰＤ４４．　ＰＤ４．　、
、、、　　ＰＤ（１ｍ）　ｎ　　に蓄積された光信号が
トランスファーゲ−）ｌを介して垂直転送用ＣＣＤ２に
移される。PDlB '"" PD81 ' PD8B '"
” The optical signal multiplied by N on PD(Sm-1)n is transferred to the vertical transfer CCD 2 via the transfer gate 1,
The potential ■1 is transferred by one row (the distance from the gate line 6 to the gate line 7) by the φV, nogle, and φ■ pulses of the potential ■1, and is placed in an even numbered row. Then the potential ■8
From the φV 8 /NN sous of even-numbered row photodiodes PD, , PD, , , , , PD44. PD4. ,
, , The optical signal accumulated in PD(1m)n is transferred to the vertical transfer CCD 2 via the transfer gate)l.

このとき、偶数行の光信号は１行分転送されない。At this time, the optical signals of even-numbered rows are not transferred for one row.

従って、奇数行と偶数行の光信号は偶数行に同時に存在
することとなる。このようにして垂直帰線期間に垂直転
送用Ｃ０Ｄ２に移された光信号はφＶ１・φＶ３＃　φ
Ｖ３．φ■、の各パルスによって１水平走査期間に奇数
行と偶数行の２行が同時に水平転送用Ｃ０Ｄ３まで転送
されていく。なお、前述したように転送時におけるφＶ
　およびφＶ８　　の電位は■１および■８であるため
トランスファーゲート１がオンとなることはない。水平
転送用ｃｃＤ３まで２行同時に転送されてきた光信号は
、φＩ４１．φＩ４８．φＨ８パルスの３相パルスで駆
動する水平転送用ＣＣＤ３により２行の信号が同時に転
送され、プリアンプ手を介して出方端５より水平走査周
期ごとに外部へ取り出される。ここで水平転送用ＣＣＤ
３により２行の信号を同時に転送するとは、φＨ０，φ
Ｈ３，φＨ８の各パルスを印加する電極の１組の綽り返
しで２つの信号が混合することなく転送することをいう
。Therefore, the optical signals of the odd and even rows are simultaneously present in the even rows. In this way, the optical signals transferred to vertical transfer C0D2 during the vertical retrace period are φV1・φV3#φ
V3. With each pulse φ■, two lines, an odd numbered line and an even numbered line, are simultaneously transferred to the horizontal transfer C0D3 in one horizontal scanning period. In addition, as mentioned above, φV at the time of transfer
Since the potentials of φV8 and φV8 are ■1 and ■8, transfer gate 1 is never turned on. The optical signals that have been simultaneously transferred to the horizontal transfer ccD3 for two lines are φI41. φI48. Two rows of signals are simultaneously transferred by the horizontal transfer CCD 3 driven by three-phase pulses of φH8 pulses, and taken out to the outside from the output end 5 via a preamplifier every horizontal scanning period. Here, the horizontal transfer CCD
3, transferring two rows of signals simultaneously means φH0, φ
This means that two signals are transferred without being mixed by turning one set of electrodes to which pulses H3 and φH8 are applied.

第４図に出力端５より得られる信号波形の模式図を示す
が、このように奇数行の信号４１と偶数行の信号４２と
が１水平走査期ＭＩＨに同時に取り出され、１フイ一ル
ド期間ですべての行の信号が取り出される。ここで、同
時に取り出される２行の光信号のベアは、フィールド毎
にそのベアを切換えている。すなわち、第１図において
第１フイールドでは第１行と第２行、第３行と第４行、
・・・第（２ｒｎ−１，）行と第２ｍ行の光信号、第２
フイールドでは第２行と第３行、第４行と第５行・・・
第（２ｍ−２）行第（２ｍ−１）行の光信号がそれぞれ
ベアとして同時に水平転送用ＣＣＤ３で転送され、出力
端５より取り出される。よって、第２フイールドでは、
まず電位■８のφ■８ハルスによって偶数行のフォトダ
イオードＰＤ、０．ＰＤＩＢ”・ＰＩ入０．ＰＤ、、、
　　・・・ＰＤＣ２，，１）ｎの光信号を垂直転送用Ｃ
ＣＤ２に移し、１行分だけ垂直方向に転送してから電位
■８のφ■、パルスを印加して奇数行目のフォトダイオ
ードＰＩ）□１１ＰＤ１ｍ１””　Ｄ８１１　ＰＤｓｍ
　””　ＰＤ（ｓｍ−ｘ）ｎ　　の光信号を垂直転送用
Ｃ０Ｄ３に移している。FIG. 4 shows a schematic diagram of the signal waveform obtained from the output terminal 5. In this way, the signals 41 on the odd rows and the signals 42 on the even rows are simultaneously taken out during one horizontal scanning period MIH, and the signals 42 are taken out during one field period. The signals of all rows are extracted. Here, the bears of the two rows of optical signals taken out at the same time are switched for each field. That is, in the first field in FIG. 1, the first and second rows, the third and fourth rows,
... Optical signals of the (2rn-1,)th row and the 2mth row, the second
In the field, the 2nd and 3rd rows, the 4th and 5th rows...
The optical signals of the (2m-2)th and (2m-1)th rows are simultaneously transferred as bare signals by the horizontal transfer CCD 3 and taken out from the output end 5. Therefore, in the second field,
First, the even-numbered row photodiodes PD, 0. PDIB”・PI included 0.PD,,,
...PDC2,,1)n optical signal to C for vertical transfer
Transfer to CD2, transfer one row vertically, and then apply a pulse with a potential of ■8 to the odd-numbered row photodiode PI) □11PD1m1"" D811 PDsm
"" The optical signal of PD(sm-x)n is transferred to C0D3 for vertical transfer.

以上述べた動作により奇数行と偶数行の２行の光信号を
同時に取出す場合、空間的な位置の重みがフィールドご
とにフォトダイオードの１行分だけ上下に移動するため
、インタレース動作が実現される。このようなインタレ
ース動作によれば、すべての行のフォトダイオードで得
られる光信号が各フィールドごとに信号出力端子５から
出力される。よって、被写体が動いたときフォトダイオ
ード１にのこる残像時間は１フイール）’　Ｍ　Ｉ￥１
　（１／６０秒）となり、視覚評価上目につく残像の発
生は殆んど防止することができる。しかし、第１図に示
すＣＣＤ型固体撮像素子では垂直スメアを十分に抑圧す
ることはできない。以下、その理由を第５図を用いて説
明する。When the optical signals of two rows, an odd row and an even row, are extracted simultaneously by the operation described above, the weight of the spatial position moves up and down by one row of photodiodes for each field, so an interlaced operation is realized. Ru. According to such an interlacing operation, optical signals obtained from the photodiodes of all rows are outputted from the signal output terminal 5 for each field. Therefore, when the subject moves, the afterimage time remaining on photodiode 1 is 1 film)' M I ¥1
(1/60 second), and it is possible to almost prevent the occurrence of afterimages that are noticeable in visual evaluation. However, the CCD type solid-state image sensor shown in FIG. 1 cannot sufficiently suppress vertical smear. The reason for this will be explained below using FIG.

第５図は坑１図に示す垂直転送用ＣＣＤ２のａａ′にお
ける縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view at aa' of the vertical transfer CCD 2 shown in FIG.

填Ｓ図において、フォトダイオードＰＩ）１．の光信号
は１１ｔ極ＦＧＩの下のポテンシャル井戸、フォトダイ
オードＰ　Ｄ、□の光信号は電極ＦＧ３の下のポテンシ
ャル井戸にといった具合に、各フォトダイオードの光信
号が対応する各ｔ１．ｆｌｌｉｉ下にまず移される。そ
の後、φ■□、φ■１．φ■８．φ■、の各パルスが各
電極に印加され、水平転送用ＣＣＤ３まで順次転送され
ていく。しかし、この場合、ＦＧｌからＦ　Ｇ　３まで
の１つの繰り返しの電極間で、１つの光信号しか転送す
ることができない。例えば、電極Ｆ　Ｇ　１とＦ　Ｇ　
２の下のポテンシャル井戸に７．４’）ダイオードから
の光信号を送り込んでも、一方向にのみ転送するという
ＣＣＤ！ｌ１ＩＩ作の制約から互いに信号が混じること
なく転送することはできない。In the figure S, the photodiode PI)1. The optical signal of each photodiode is transmitted to the potential well below the 11t pole FGI, the photodiode PD, the optical signal of □ is transmitted to the potential well below the electrode FG3, and so on. It is first moved under flii. After that, φ■□, φ■1. φ■8. Each pulse φ■ is applied to each electrode and sequentially transferred to the horizontal transfer CCD 3. However, in this case only one optical signal can be transferred between one repetition of electrodes from FGl to FG3. For example, electrodes FG 1 and FG
Even if you send an optical signal from a diode to the potential well below 2, the CCD transmits it only in one direction! Due to the limitations of the I1II product, it is not possible to transfer the signals without mixing them with each other.

従って、第１図に示すＣＣＤ型固体操像素子において、
前述したようなインタレース動作を行った場合、例えば
雷、極Ｆ　Ｇ　ｌの下のポテンシャル井戸には垂直スメ
アな含んだ光信号、電極ＦＧ２の下のポテンシャル井戸
には垂直スメアのみが蓄積されるが、これらは転送の過
程で混じり合ってしまう。そのため垂直スメアな除去す
ることが困難になる。Therefore, in the CCD type solid-state image element shown in FIG.
When the above-mentioned interlacing operation is performed, for example, in the case of lightning, the potential well below the pole FG1 accumulates an optical signal containing vertical smear, and the potential well below the electrode FG2 accumulates only vertical smear. However, these are mixed up during the transfer process. This makes it difficult to remove a vertical smear.

〔発明の目的） 本発明の目的は、Ｌ述の如き従来の欠点を改善し、垂直
スメアを抑圧した固体撮像装置を提供することにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that improves the conventional drawbacks as described in L and suppresses vertical smear.

（発明の概要〕 上記目的を達成するため、本発明は、水平および垂面方
向にアレイ状に配列した感光画素列と該感光画素列に蓄
積された光信号を取り出すために垂直および水平の走査
部にＣＣＩ）を用いた固体撮像装置において、前記垂直
走査用ＣＣＤに蓄積される垂直スメアを含んだ光信号と
垂直スメアとを混合しないように分離して前配水乎走査
用Ｃ’　ＣＤに転送する手段と、前記水平走査用ＣＣＤ
から得られる前記垂直スメアな含んだ光信号と垂直スメ
アとの差を取る手段を設けたことを特徴とする。(Summary of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention provides photosensitive pixel columns arranged in an array in horizontal and vertical directions, and vertical and horizontal scanning for extracting optical signals accumulated in the photosensitive pixel columns. In a solid-state imaging device using a CCI (partial CCI), the optical signal containing the vertical smear accumulated in the vertical scanning CCD and the vertical smear are separated so as not to be mixed and transferred to the pre-scanning C'CD. and the horizontal scanning CCD.
The present invention is characterized in that means is provided for calculating the difference between the optical signal including the vertical smear obtained from the vertical smear and the vertical smear.

〔発明の実施例） 以下、図面を用いて本発明を詳細にｇ（＾明する。[Embodiments of the invention] The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第６図は、本発明に用いるＣＣＤ型固体撮像素子である
。第１図に示すＣＣＤ型固体撮像素子と異なる点は水平
転送用ＣＯＤを３１と３２の２つ設けている点と、垂直
転送用ＣＣＤ２２を、１つの繰り返しの電極間で２つの
来なる信号を混合することなく転送できるように構成し
た点である。FIG. 6 shows a CCD type solid-state image sensor used in the present invention. The difference from the CCD type solid-state image sensor shown in FIG. The point is that it is configured so that it can be transferred without mixing.

色７図は、竿６図における垂直転送用ＣＣＤ２２のｂ−
１′の縦断面図である。第６図と同様にｎ形半導体層１
３．Ｐ形半導体層１４．１１形半導体層１５の３層構造
となっているが、ＳＧ’ｌ、ＳＧ’２゜ＳＧ’３・・・
の各電極下にＰ形の不純物を導入することによりｎ形半
導体層１３よりｎ形の濃度力；簿いｎ一層１６を形成し
ている。The color 7 diagram shows the b- of the vertical transfer CCD 22 in the rod 6 diagram.
FIG. 1' is a vertical cross-sectional view. Similarly to FIG. 6, the n-type semiconductor layer 1
3. It has a three-layer structure of a P-type semiconductor layer 14, an 11-type semiconductor layer 15, and SG'l, SG'2°SG'3...
By introducing P-type impurities under each electrode, an n-type layer 16 with a lower n-type concentration than the n-type semiconductor layer 13 is formed.

電位■ヨのφ■１パルスをゲート線６に印加した場合、
フォトダイオードＰＤ工□、　Ｐ　ＤＢ１＊　　・・・
に蓄積された光信号はＳＧ’ｌとＦ　（３’ｌ　、　Ｓ
　Ｇ’牛と）Ｇ’４・・・の各雷、極下のポテンシャル
井戸に移る。When a φ■1 pulse of potential ■Y is applied to the gate line 6,
Photodiode PD engineering □, P DB1* ・・・
The optical signals accumulated in SG'l and F (3'l, S
G' Cow and) G'4... Each thunder moves to the bottom potential well.

そして、電位■、および■１の／ぐルスφ■０．φ■、
。Then, potential ■, and ■1 /gus φ■0. φ■,
.

φ■、で転送していくが、互いに隣接する雷、極下のポ
テンシャル電位には差が生じているため、例えば電極Ｆ
Ｇ’２のＴｅ、極下にも電荷を蓄積することができ、他
の電極下に蓄積した信号と混じることなく転送すること
ができる。すなわち、電極の１つの繰り返しピッチ（Ｓ
　Ｇ’　１電極からＦＧ’３１１１ｊ極。φ■, but since there is a difference in the potential potential between adjacent lightning and poles, for example, the electrode F
Charge can be accumulated even under the Te of G'2, and can be transferred without being mixed with signals accumulated under other electrodes. That is, one repeating pitch (S
G'1 electrode to FG'3111j pole.

ＳＧ’４ｍ、極からＦＧ’６１Ｅ極・・・）で２つの異
なる信号が混じることなく転送できる。この意力；第１
図に示す垂直転送用Ｃ０Ｄ２と第６図に示す垂直転送用
ＣＣＤ２２との大きな相異点である。こうした垂直転送
用ＣＣＤ２２を備えたＣＣＤ型固体撮像素子において、
１フイ一ルド期間にすべてのフォトダイオードの光信号
を読み出し、同時に取り出す２行のベアをフィールド毎
に切り換えるという前述したインタレース動作を行う。SG'4m, pole to FG'61E pole...) allows two different signals to be transferred without mixing. This will power; 1st
This is a major difference between the vertical transfer C0D2 shown in the figure and the vertical transfer CCD 22 shown in FIG. In a CCD type solid-state image sensor equipped with such a vertical transfer CCD 22,
The above-mentioned interlacing operation is performed in which the optical signals of all photodiodes are read out during one field period, and two rows of bare lines to be taken out at the same time are switched for each field.

前述したように、垂直スメアはトランスファゲート１の
オン、オフ動作にかかわりなく各光信号が垂直転送用Ｃ
ＣＤ２２によって水平転送用ＣＣＤ３まで転送される間
に光信号に混入、蓄積されていく。従って、インタレー
ス動作を行う場合、垂直転送用ＣＣＤ２２には、垂直ス
メア■８′を含んだ光信号Ｓ０’　　（Ｓ０’　−Ｖ’
＋Ｓ　　、ただし、Ｓｏ　番ま垂直スメアを含まない光
信号）が蓄積されるホ゛テンシャル井戸と垂直スメア■
８　のみが蓄積されるポテンシャル井戸とが交互に形成
される。As mentioned above, vertical smear means that each optical signal is connected to the C for vertical transfer regardless of whether the transfer gate 1 is on or off.
While being transferred to the horizontal transfer CCD 3 by the CD 22, it is mixed into the optical signal and accumulated. Therefore, when performing an interlace operation, the vertical transfer CCD 22 receives an optical signal S0'(S0' - V'
Vertical smear and vertical well where +S (optical signal not including So number vertical smear) is accumulated.
8 potential wells are formed alternately.

ところで、第６図に示すＣＣＤ型固体撮像素子では、前
述したように電極の１つの繰り返しで２つの信号を転送
することができるため、垂直スメア■６′を含んだ光信
号８０′と垂直スメア■８　　とを混じることなく別々
に転送できる。By the way, in the CCD type solid-state image sensor shown in FIG. 6, two signals can be transferred by one repetition of the electrode as described above, so the optical signal 80' containing the vertical smear 6' and the vertical smear 80' are separated. ■8 Can be transferred separately without mixing.

第８図に電極下のポテンシャル電位位の模式図を示す。FIG. 8 shows a schematic diagram of the potential below the electrode.

前述したように電極Ｓσ１．ＳＧ’２．　　・・・ＳＧ
’２ｍの下には、ｎ形半導体層１３よりもｎ形の濃度が
薄いｎ一層１６が形成されており、電圧を印加しない場
合においてもｎ一層１６のポテンシャル電位はｎ形半導
体層１３のポテンシャル電位よりも高くなっている。こ
のため、例えば第８図に示すようにゲート線６に電位■
つのφ■１パルス、ゲート線■およびゲート線８にそれ
ぞれ電位■１のφ■、パルス、φ■、パルスを印加した
場合でも垂直スメア■８′を含んだ光信号Ｓ。′と垂直
スメア■　とがそれぞれ別のポテンシャル井戸に蓄積さ
れる。従って、これら２つの信号を１イ、極の１つの繰
り返しで混合することなく転送できる。As mentioned above, the electrode Sσ1. SG'2. ...SG
An n-layer 16 having a lower n-type concentration than the n-type semiconductor layer 13 is formed under the n-type semiconductor layer 13, and even when no voltage is applied, the potential of the n-layer 16 is equal to the potential of the n-type semiconductor layer 13. It is higher than the electric potential. For this reason, for example, as shown in FIG.
The optical signal S contains a vertical smear ■8' even when two φ■1 pulses, a φ■ pulse, and a φ■ pulse at a potential ■1 are applied to the gate line ■ and the gate line 8, respectively. ′ and the vertical smear ■ are accumulated in separate potential wells. Therefore, these two signals can be transferred in one repetition of one pole without being mixed.

ところで、光信号８０′に含まれる垂直スメア■８′と
、単独に送られてきた垂直スメア■、とは同一の垂直転
送用ＣＣＤで蓄積されたものであるから、事実上等しく Ｖｅ−ｖｓ’　　　　　　　　　　　（１）とみなすこ
とができる。よって、光信号８０′から垂直スメア■８
を差し引けば、その値Ｓはｓ−ｓ’　−ｖ ＝　（Ｓｏ＋　Ｖ、’　）　−Ｖ。By the way, since the vertical smear 8' contained in the optical signal 80' and the vertical smear 2 sent separately are stored in the same vertical transfer CCD, they are virtually equal in Ve-vs'. (1) can be considered. Therefore, vertical smear ■8 from the optical signal 80'
, the value S is s-s'-v = (So+V,')-V.

−８゜　　　　　　　　　　（２） となり、垂直スメアを含まない光イバ号Ｓ０　を得δこ
とができる。−8° (2), and it is possible to obtain the optical fiber number S0 that does not include vertical smear.

以上の原理を第６図に示したＣＣＤ型固体撮像素子に適
用すると次のようになる。第８図に示す如く、垂直スメ
アを含んだ光信号Ｓ′と垂直スメア■８　のみとが交互
に垂直転送用ＣＣＤによって水平転送用ＣＣＤすで転送
されてくる。水平転送用ＣＣＤは３１と３２の２つ設け
ているが、水平りミ送用ＣＣＤ　３２へは、両水平転送
用Ｃ０Ｄ３１と３２を橋渡しする転送用電極を設け、そ
の電極に印加するφ■パルスにより水平転送用ＣＣＤ３
１を介して信号を移すことができる。そこで、各垂直転
送用ＣＣＤ２２で転送されてきた垂直スメア■８　は水
平転送用Ｃ０Ｄ３２へ、垂直スメアを含んだ光信号Ｓ′
は水平転送用ＣＣＤ３１へ移す。When the above principle is applied to the CCD solid-state image sensor shown in FIG. 6, the following results. As shown in FIG. 8, the optical signal S' containing the vertical smear and only the vertical smear 8 are alternately transferred by the vertical transfer CCD to the horizontal transfer CCD. Two horizontal transfer CCDs 31 and 32 are provided, and the horizontal transfer CCD 32 is provided with a transfer electrode that bridges both horizontal transfer C0Ds 31 and 32, and the φ■ pulse applied to the electrode is provided. CCD3 for horizontal transfer
The signal can be transferred via 1. Therefore, the vertical smear ■8 transferred by each vertical transfer CCD 22 is sent to the horizontal transfer C0D32 as an optical signal S' containing the vertical smear.
is transferred to the horizontal transfer CCD 31.

そして、各水平転送用ＣＣＤ３１，３２を各出力５１．
５２方向に向って１ビツト先へ転送し、次の行の垂直ス
メアを含んだ光信号８０′と垂直スメア■　とを同様に
それぞれ水平転送用ＣＣＤ３１と３２に移す。そして、
これらの信号を１水平走査期間にプリアンプ４−１およ
び４２を介して出力端５］、および５２より外部に取り
出す。このようにすれば、出力端５１からは垂ｉｆスメ
アを含んだ２行の光信号、出力端５２からは光信号に含
まれるのと同量の垂直スメアのみが得られる。前述した
ように、同時に得られる２行の光信号はフィールドごと
にそのベアを切り換えるインタレース前作を行っている
。Then, each horizontal transfer CCD 31, 32 is connected to each output 51.
The optical signal 80' containing the vertical smear of the next row and the vertical smear (2) are similarly transferred to the horizontal transfer CCDs 31 and 32, respectively. and,
These signals are taken out from the output terminals 5] and 52 via preamplifiers 4-1 and 42 during one horizontal scanning period. In this way, two rows of optical signals containing vertical if smears can be obtained from the output end 51, and only the same amount of vertical smear contained in the optical signal can be obtained from the output end 52. As mentioned above, two rows of optical signals obtained at the same time are subjected to an interlacing process in which the bare signals are switched for each field.

第９図に示すのは、垂直スメアを０２）式に従ってキャ
ンセルする回路の一実施例である。第５図に示すＣＣＤ
型固体撮像素子１′γの出力端５１から得られる垂直ス
メアを含んだ光信号Ｓ。′を差動アンプ１８の（＋）側
端子に入力する。一方、出力端５２から得られる垂直ス
メア■８は差動アンプ１８の（→側端子に入力する。FIG. 9 shows an embodiment of a circuit for canceling vertical smear according to equation 02). CCD shown in Figure 5
An optical signal S including a vertical smear obtained from the output end 51 of the type solid-state image sensor 1'γ. ' is input to the (+) side terminal of the differential amplifier 18. On the other hand, the vertical smear 8 obtained from the output terminal 52 is input to the (→ side terminal) of the differential amplifier 18.

これにより＋２）式に示す如く、垂直スメア成分のみキ
ャンセルすることができるため、差動アンプ１８のＨＢ
力信号は垂直スメアを含まｒ、ｊい高品位の映像信号と
なる。As a result, as shown in formula +2), only the vertical smear component can be canceled, so the HB of the differential amplifier 18
The output signal becomes a high-quality video signal including vertical smear.

＃１０図に示１のは、第６図に示すＣＣＤ型固体揉像素
千に竿９図に示す垂面スメアキャンセル回路をオン千ツ
ブ化した実施例である。キャンセル回路については第９
図で説明した逆りであるが、坑１０［での実施例におい
て、ＣＣ１，）型固体撮像素子の出力端５で得られる信
号は、素子内部で垂直スメア回分がキャンセルされるた
め素子自体から高品位の映像信号を得ることができる。1 shown in FIG. 10 is an embodiment in which the vertical smear cancellation circuit shown in FIG. 9 is turned on to the CCD type solid-state imager shown in FIG. Regarding the cancellation circuit, see Part 9.
Contrary to what was explained in the figure, the signal obtained at the output end 5 of the solid-state image sensor of the type 10 (CC1,) in the example in the hole 10 is generated from the element itself because the vertical smear is canceled inside the element. High-quality video signals can be obtained.

尚、これ士で白黒固体撮像装置の実施例を説明しできた
が、本発明はカラー固体撮像装置にも適用できることは
明らかである。Although the embodiment of the monochrome solid-state imaging device has been described above, it is clear that the present invention can also be applied to a color solid-state imaging device.

この場合は、例えば第１．１図に示したような感光画素
列に対ＩＪ卜した色フィルタ配置とすればよい。In this case, the color filters may be arranged in parallel to the photosensitive pixel rows as shown in FIG. 1.1, for example.

キャンセルに供される光信号Ｓ。′に含まれる垂直スメ
ア■８′と、単独の垂直スメア■８　　とは同一の垂直
転送用ＣＣＤで蓄積されたものであるから、いかなる配
置の色フィルタを用いても垂直スメアのスペクトラムは
当然等しい。Optical signal S used for cancellation. Since the vertical smear ■8' included in `` and the single vertical smear ■8'' were accumulated by the same vertical transfer CCD, the spectrum of the vertical smear is naturally the same no matter what color filter arrangement is used. .

また、以上の説明ではｎＰｎ３層構造のＣＣＤ形固体撮
像素子と１２で説明したが、ｎＰ２層構造でもＰｎＰ３
層構造でもＰ　ｎ、　２層構造であっても本発明の主旨
が変化することはない。また、垂直及び水平走査用に設
けたＣＣＤは３相駆動で説明したが、本発明の主旨にそ
うものであれば何４１１駆動であっても良い。In addition, in the above explanation, 12 was explained as a CCD type solid-state image sensor with an nPn three-layer structure, but a PnP3-type solid-state image sensor with an nP two-layer structure
The gist of the present invention does not change even if the structure is a layered structure or a Pn, two-layered structure. Further, although the CCD provided for vertical and horizontal scanning has been described as being driven in three phases, any type of driving may be used as long as it is consistent with the spirit of the present invention.

〔発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、垂直スメアを含
んだ光信号と単独の垂直スメアとの差を取ることにより
垂直スメアを抑圧でき、固体撮像装置から高画質の映像
信号が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, vertical smear can be suppressed by taking the difference between an optical signal containing vertical smear and a single vertical smear, and high-quality images can be obtained from a solid-state imaging device. I get a signal.

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

第１図はＣＣＤ型固体操像素子のインタレース動作を説
明するための図、第２図は垂直スメアを説明するための
図、第３図は駆動パルスの電位を説明するための図、第
４図は出力端より得られる信号波形の模式図、第５図は
第１図に示すＣＣｉ、）型固体撮像素子における垂直転
送用ＣＣＤの縦断面図、坑６図は本発明に用いるＣＣＤ
型固体掃像享子を示す図、第７図は第６文に示す垂直転
送用ＣＣＤの縦断面図、笛８図は笛７図に示す垂ＩＣ転
送用ＣＣＤのポテンシャル電位の模式図、竿９図は本発
明の垂直スメアキャンセル回路の一実施例を示す図、笛
１０図は竿９図に示す垂直スメアキャンセル回路を笛５
図に示すＣＣＤ型固体操像素子にオン壬ツブ化した本発
明の実丁布例を示す図、＜ａ　１１　ｘは本発明を適用
してカラー化する場合の色フィルタ配置の一実施例を示
す図である。 第　　　　２　　　［゛〈 （ａ） 　１１ 、工　　　、Σ　　　　、−］ ン　　　ン　　　〉 −一　−〇 ｒ″′ｖｌ″ｒ＠　　〜 〉〉〉　　　　　　　　００ ＼玉−６．’ｅ、 」　　＼ト　「）FIG. 1 is a diagram for explaining the interlace operation of a CCD type solid-state image element, FIG. 2 is a diagram for explaining vertical smear, FIG. 3 is a diagram for explaining the potential of the drive pulse, Figure 4 is a schematic diagram of the signal waveform obtained from the output end, Figure 5 is a vertical cross-sectional view of the CCD for vertical transfer in the CCi type solid-state image sensor shown in Figure 1, and Figure 6 is the CCD used in the present invention.
Figure 7 is a longitudinal cross-sectional view of the CCD for vertical transfer shown in Section 6, Figure 8 is a schematic diagram of the potential of the CCD for vertical IC transfer shown in Figure 7, Rod 9 The figure shows an embodiment of the vertical smear cancellation circuit of the present invention.
The figure shows an example of the actual fabric of the present invention embedded in the CCD type solid-state image element shown in the figure. FIG. 2nd [゛〈 (a) 11, 工 , Σ , -] N 〉 -1 -〇r″′vl″r@〜〉〉〉 00 ＼ball-6. 'e,' \to ')

Claims (1)

【特許請求の範囲】 α）水平および垂直方向にアレイ状に配列した感光画素
列と、該感光画素列に蓄積された光信号を取り出すため
に垂直および水平の走査部に電荷結合素子（ＣＣＤ）を
用いた固体撮像装置において、前記垂直走査部に用いた
ＣＯＤにより転送されてくる光信号と種信号とを分離し
て、前記水平走査部に用いたＣＣＤに転送する手段と、
前記水平走査部に用いたＣＯＤから得られる前記光信号
と前記種信号との差を取る手段とを設けたことを特徴と
する固体撮像装置。 （２）前記水平走査部に用いるＣＯＤは、２列のＣＣＤ
で構成され、前記垂直走査部に用いるＣＣＤより転送さ
れてくる光信号と種信号とを前記２列のＣＯＤに振り分
けて転送する手段を設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の固体撮像装置。 （３）前記感光画素列は、異なる透過光成分を有する色
フィルタが該感光画素列の各画素に対応して配置された
感光画素列であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載の固体撮像装置。[Scope of Claims] α) Photosensitive pixel columns arranged in an array in the horizontal and vertical directions, and charge-coupled devices (CCDs) in the vertical and horizontal scanning sections to extract optical signals accumulated in the photosensitive pixel columns. In the solid-state imaging device using the above, means for separating an optical signal and a seed signal transferred by a COD used in the vertical scanning section and transferring them to a CCD used in the horizontal scanning section;
A solid-state imaging device, further comprising means for taking a difference between the optical signal obtained from the COD used in the horizontal scanning section and the seed signal. (2) The COD used in the horizontal scanning section is a two-column CCD.
Claim 1, further comprising means for distributing and transmitting optical signals and seed signals transferred from a CCD used in the vertical scanning section to the two columns of CODs. solid-state imaging device. (3) The photosensitive pixel column is a photosensitive pixel column in which color filters having different transmitted light components are arranged corresponding to each pixel of the photosensitive pixel column.
The solid-state imaging device according to item 1 or 2.