JPS61137476A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 最近、ｍｏｓ形、ｃａｏ形、ＣＰＤ形などの固体撮像装
置の開発が進み、それぞれの特徴を生かして実用化され
ている。第１図にインクラインｃａｎ形撮像装置の構成
図を示す。１はホトダイオード、２は信号読み出しゲー
ト、３は垂直転送用ＧＣＤで点線で示した部分がその単
位ビットであり、例えば４相駆動パルスφマ１．φマ２
．φＶ３＋φｖ４で信号が垂直転送される。４は水平転
送用ＣＣＤで、例えば２相駆動パＩレスで駆動され、６
のアンプで信号が読み出される。インクラインｃｃｎ形
撮像装置は低照度のＳ／Ｎが大きいという特徴を有して
いるだめ、活発に開発が行われている。しかし、垂直転
送を埋込みチャンネルｃｃｎで構成するため、信号取り
扱い電荷量が大きくとれず、ダイナミックレンジが小さ
い。一方、ダイナミックレンジを大きくしようとすれば
垂直ＣＣＤの幅を大きく取らねばならず、ホトダイオー
ドの面積が小さくなってしまい、感度が低下するという
問題を有している。この問題点は固体撮像装置を高解像
度化、小形化しようという場合、実用上、重大な障害と
なっている。インクラインＣＣＤ形撮像装置のダイナミ
ックレンジの増大のために、垂直ｃａＤのイオン打込み
量、ゲート酸化膜厚の最適化が行われているが、その改
善度はたかだか数１０％程度であり、本質的な改良を行
えなかった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、従来のインタラインｃａｎ形
撮像装置に原理的に存在するダイナミックレンジと感度
の矛盾を根本的に解決する構造を有する固体撮像装置を
提供するものである。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は行
列状に配列された光電変換素子部と前記光電変換素子部
で光電変換された光信号電荷を一行毎に同時に垂直ｃａ
ｎに転送するだめの垂直ＭＯＳシフトレジスタと、読み
出しゲートを備え前記垂直ａｃＤに転送された信号電荷
を垂直転送するだめの転送ゲートと垂直ＭＯＳシフトレ
ジスタと信号蓄積部とを備え、前記信号蓄積部に転送さ
れた信号電荷を水平転送用ｃａｎに転送する転送ゲート
から構成されている。

実施例の説明 以下、本発明の・実施例について、図面を参照しながら
説明する。第２図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。

１はホトダイオード、２は信号電荷読み出し用ゲート、
３は垂直転送用外ト、４は水平転送用ＣＣＤ、６は出力
アンプ、６は一行毎にホトダイオードからの信号電荷を
読み出すための垂直ＭＯＳシフトレジスタ、アは信号蓄
積部、８は転送ゲート、９は垂直転送用ｃａｎゲート、
１ｏは垂直転送用／ＪＶスを発生する垂直ＭＯＳシフト
レジスタ１１の出力線である。

第３図は本発明で用いられる垂直転送用Ｃ，ＣＤの構造
断面図とそのチャンネルポテンシャルを示している。

以上の図面を元に、本発明の撮像装置の動作を説明する
。ホトダイオード１に蓄積された信号電荷を垂直ＭＯＳ
シフトレジスタから発生するパルスを用いて一行毎に垂
直ＣＣＤに転送する。垂直ＣＣＤに転送された信号電荷
はレジステイブゲート３を用いて垂直方向に電圧が印加
されてお９、かつバーチャルフェイズＣＣＤの転送ゲー
）１０のチャンネルがイオン打込み等によシポテンシャ
ル差が設けられているために、蓄積部８に向って、転送
される事になる。ホトダイオードから垂直ｃａｎに転送
された信号電荷は、垂直転送用ＭＯＳシフトレジスタ１
１より発生する転送パルスが１０に印加されて、さらに
効率良く転送される事ニナル。バーチャルフェイズＣＣ
Ｄ構造によシ、電極の容量が小さくなり、電極構造も簡
単になる。

この垂直転送パルスは水平転送パルスと同期してナイキ
スト周波数（水平４００画素の場合３．５ＭＨｚ）ある
いは７．２Ｍｔｌｚで駆動される。これは−行毎の１ｏ
の容量を駆動すれば良いだめにＭＯＳシフトレジスタを
用いれば充分に可能となる。上記垂直転送パルスを用い
て信号電荷蓄積部Ｔに蓄積される。蓄積部７に蓄積され
た信号電荷は転送ゲート８を用いて、４の水平転送用Ｃ
ＧＤに転送され、出力アンプ６で読み出される。

垂直ｃａｎを駆動するパルスを３．５　Ｍ　ｌｌｚとし
ているので水平走査期間中に駆動しても、映像信号に影
響を与えないことになる。上記垂直ａｃＤを用いた場合
の取り扱い電荷量は、従来のインクラインの垂直ＣＣＤ
に比べて、垂直方向の面積針だけ大きくなシ、その取シ
扱い電荷量は大きく改善される。従って、垂直ＣＣＤの
巾も充分に小さくでき、その分ホトダイオード面積を大
きくし感度を良くすることができる。

垂直転送用ＣＣＤにバーチャルフェイズＣＣＤを用いた
が例えば通常の２相ＣＣＤ等を用いても良い。この場合
には垂直転送用パルス発生垂直シフトレジスタの隣接す
るパルスを重なりをもたして駆動する方が、転送効率、
取シ扱い電荷量の点でメリットがある。

第３図に本発明の他の実施例を示す。この場合の垂直Ｃ
ＣＤは例えばイオン打込みを用いたＣＣＤ構造を用いて
いる。フォトダイオードの信号は垂ｇｃｃＤが全てハイ
状態にある時に垂直シフトレジスタ６から発生するパル
スにより、垂直ｃｃＤに転送される。その後、垂直転送
用パルスを発生する垂直レジスタ１１がら発生する転送
パルスがインバーター１６を通して、反転されたオフパ
ルスが垂直ｃａｎに順次印加され、垂直ｃａｎに蓄積し
た信号を図中下向の信号蓄積部７に向って、おし出すよ
うに転送する構造となっている。端子１４と１６に電圧
を加えて、垂直ＣＣＤのゲートに上方から下方に電圧が
加わるようにすれば、垂直転送は更に効率が良くなるこ
とは明らかである。

また、垂直転送パルスを複数個発生して転送しても、更
に転送効率が改善される。この場合も、第２図の場合と
同様に、垂直ｃａＤの取り扱い電荷量は大きく取れ、ま
たホトダイオード面積を太きくし、感度を良くすること
ができる。

発明の効果 以上のように、本発明の固体撮像装置はインクフィンＣ
ＬＯＤ形撮像装置のもつダイナミックレンジ、及び感度
が小さいという問題点を根本的に解決する事ができ、固
体撮像装置の高性能化に対し、その実用的効果は極めて
大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクラインｃａｎ形撮像装置を示す構
成図、第２図は本発明の一実施例を示す固体撮像装置の
構成図、第３図は本発明の一実施例における垂直ＣＣＤ
の断面構造図とポテンシャルを示す図、第４図は本発明
の他の実施例を示す図である。 １・・・・・・ホトダイオード、２・・・・・・信号読
み出し用ゲート、３・・・・・・垂直転送用ＣＣＤゲー
ト、４・・・・・・水平転送用ＣＣＤ、５・・・−・・
出力アンプ、６・・・・・・垂直ＭＯＳンフトレジスタ
、７・・・・・・信号蓄積部、８・・・・・・転送’ｔ
’−ト、９・・・・・・バーチャルフェイプｃａｎ　。 １０・・・・・・垂直転送用パルス出力線、１１・・・
・・・垂直転送パルス発生垂直ＭＯＳシフトレジスタ、
１２・・・・・・抵抗性ゲートの電圧印加端子、１３・
・・・・・抵抗性ゲートの電圧印加端子、１４・・・・
・・電圧印加端子、１５・・・・・・電圧印加端子、１
６・・川・インバーター。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名常１
図 φ’ＨｒψＨ２ 第２図 第３１７１ ル 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｍ行ｎ列の行列状に配列された光電変換素子部と
   、前記光電変換素子部で光電変換された光信号電荷を一
   行毎に垂直転送部に移す垂直ＭＯＳシフトレジスタと読
   み出しゲート及び垂直転送された信号電荷を蓄積する信
   号電荷蓄積部と転送ゲート並びに水平転送用ＣＣＤと出
   力アンプを備えるとともに、前記垂直転送部が垂直ＣＣ
   Ｄと、垂直転送パルスを発生する垂直シフトレジスタか
   ら構成されている事を特徴とする固体撮像装置。
2. （２）垂直ＣＣＤが抵抗性ゲートＣＣＤとバーチャルフ
   ェイズＣＣＤとにより構成されている事を特徴とする特
   許請求の範囲第一項記載の固体撮像装置。
3. （３）垂直ＣＣＤに印加する転送パルスの電圧が垂直方
   向に対し順次可変となるような垂直転送パルスを発生す
   る垂直ＭＯＳ型レジスタとインバータより構成されてい
   る事を特徴とする特許請求の範囲第一項記載の固体撮像
   装置。