JPS6143879A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPS6143879A JPS6143879A JP59166171A JP16617184A JPS6143879A JP S6143879 A JPS6143879 A JP S6143879A JP 59166171 A JP59166171 A JP 59166171A JP 16617184 A JP16617184 A JP 16617184A JP S6143879 A JPS6143879 A JP S6143879A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- transfer
- vertical transfer
- vertical
- photoelectric converting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
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、インターライン電荷結合素子型の固体撮像素
子(以下r I L−CCDJと記す)に関するもので
ある。
子(以下r I L−CCDJと記す)に関するもので
ある。
従来例の構成とその問題点
近年、新しい撮像デバイスとして固体Wi像素子の研究
開発が活発に行われ、急速に実用化の域に達しつつある
。
開発が活発に行われ、急速に実用化の域に達しつつある
。
固体撮像素子を用いたテレビカメラは、従来の撮像管方
式のテレビカメラに比べて、長寿命、堅牢性に冨む、焼
き付きがない、取扱いが容易である等多くの特徴を有す
る。
式のテレビカメラに比べて、長寿命、堅牢性に冨む、焼
き付きがない、取扱いが容易である等多くの特徴を有す
る。
固体撮像素子には、アレイ状に配置された光電変換素子
からの信号電荷を電荷転送により得るCCD型や、垂直
及び水平方向に配置されたシフトレジスタから出力され
る走査パルスにより光電変換素子の位置をアドレスして
信号を読み出すMOS型等、多くの方式がある。その中
でテレビカメラとしての固体撮像素子は、感度、疑似信
号等の諸性能を考慮すると、I L−CODが最も有利
であると考えられる。
からの信号電荷を電荷転送により得るCCD型や、垂直
及び水平方向に配置されたシフトレジスタから出力され
る走査パルスにより光電変換素子の位置をアドレスして
信号を読み出すMOS型等、多くの方式がある。その中
でテレビカメラとしての固体撮像素子は、感度、疑似信
号等の諸性能を考慮すると、I L−CODが最も有利
であると考えられる。
以下、従来のI L−CODについて第18〜第4図を
用いて説明する。第1図において、1は充電変換素子と
してのフォトダイオード、2は垂直転送レジスタであり
、この垂直転送レジスタ2は、垂直転送ゲート3.4.
5.6により構成されている。7は信号読み出しゲート
であり、等価的に前記垂直転送ゲート3もしくは5と共
通となっている。8は垂直転送パルスの供給端子である
。9は水平転送レジスタであり、この水平転送レジスタ
9は水平転送ゲート10.11により構成されている。
用いて説明する。第1図において、1は充電変換素子と
してのフォトダイオード、2は垂直転送レジスタであり
、この垂直転送レジスタ2は、垂直転送ゲート3.4.
5.6により構成されている。7は信号読み出しゲート
であり、等価的に前記垂直転送ゲート3もしくは5と共
通となっている。8は垂直転送パルスの供給端子である
。9は水平転送レジスタであり、この水平転送レジスタ
9は水平転送ゲート10.11により構成されている。
12は水平転送パルスの供給端子である。13は電荷検
出部であり、転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換
する。この電荷検出部13は通常フローティングディフ
ィージョンアンプ(1” 1oatinQQ 1ffu
sion A11)liftl>で構成されている。
出部であり、転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換
する。この電荷検出部13は通常フローティングディフ
ィージョンアンプ(1” 1oatinQQ 1ffu
sion A11)liftl>で構成されている。
14は信号出力端子である。
フォトダイオード1は、被写体よりの入射光を光電変換
し、信号電荷を得る。光電変換により得られた信号電荷
は、信号読み出しゲート7を介して垂直転送レジスタ2
を構成する垂直転送ゲートへ読み込まれた後、供給端子
8より供給された垂直転送パルスにより、水平転送レジ
スタ9の方向へ順次転送され、1水平ライン分毎に水平
転送レジスタ9に転送される。水平転送レジス!9へ読
み込まれた信号電荷は、供給端子12から供給される水
平転送パルスにより、電荷検出部13へ順次転送され、
電荷検出部13により電圧に変換され、信号出力端子1
4から点順次信号として出力される。
し、信号電荷を得る。光電変換により得られた信号電荷
は、信号読み出しゲート7を介して垂直転送レジスタ2
を構成する垂直転送ゲートへ読み込まれた後、供給端子
8より供給された垂直転送パルスにより、水平転送レジ
スタ9の方向へ順次転送され、1水平ライン分毎に水平
転送レジスタ9に転送される。水平転送レジス!9へ読
み込まれた信号電荷は、供給端子12から供給される水
平転送パルスにより、電荷検出部13へ順次転送され、
電荷検出部13により電圧に変換され、信号出力端子1
4から点順次信号として出力される。
かくして得られた点順次信号を電気回路により信号処理
する事により、テレビジョン信号を得る。
する事により、テレビジョン信号を得る。
第2図はI L−CODの受光部の平面図で、4相構成
の垂直転送ゲート3,4,5.6には垂直転送パルスφ
V3 、φV4.φv1.φv2がそれぞれ供給される
。信号読み出しゲート7は、フォトダイオード1に対応
して、また!!直転送ゲート6.4すなわち垂直転送パ
ルスφV2 、φV4に対応して設けられている。15
は水平方向に画素を分離するためのチャンネルストッパ
ーである。
の垂直転送ゲート3,4,5.6には垂直転送パルスφ
V3 、φV4.φv1.φv2がそれぞれ供給される
。信号読み出しゲート7は、フォトダイオード1に対応
して、また!!直転送ゲート6.4すなわち垂直転送パ
ルスφV2 、φV4に対応して設けられている。15
は水平方向に画素を分離するためのチャンネルストッパ
ーである。
このチャンネルストッパー15は、実際は読み出しゲー
ト部以外のフォトダイオード1の周辺に設置されている
。
ト部以外のフォトダイオード1の周辺に設置されている
。
第3図へは第2図における■−■線に沿う断面図で、1
6はn型基板であり、このn型基板16上にp@17を
エピタキシャル成長させた上に、0層を設けてPN接合
によるフォトダイオード1を構成している。垂直転送ゲ
ート6は、0層18及び信号読み出しゲート7を構成す
るp層の上方に配置されている。前記0層18と0層1
7との接合部で埋込みチャンネル型COD即ち垂直転送
レジスタ2が構成されている。、19はフォトダイオー
ド部以外の部分に被写体よりの入射光が照射されてスメ
ア等疑似信号が発生するのを防ぐための遮光用アルミ配
線である。
6はn型基板であり、このn型基板16上にp@17を
エピタキシャル成長させた上に、0層を設けてPN接合
によるフォトダイオード1を構成している。垂直転送ゲ
ート6は、0層18及び信号読み出しゲート7を構成す
るp層の上方に配置されている。前記0層18と0層1
7との接合部で埋込みチャンネル型COD即ち垂直転送
レジスタ2が構成されている。、19はフォトダイオー
ド部以外の部分に被写体よりの入射光が照射されてスメ
ア等疑似信号が発生するのを防ぐための遮光用アルミ配
線である。
次に上記固体撮像素子における残像の発生要因について
説明する。残像は被写体像が変化した時に被写体像が数
フイールド期間にわたって残る現象で、カメラとしては
好ましくないものである。
説明する。残像は被写体像が変化した時に被写体像が数
フイールド期間にわたって残る現象で、カメラとしては
好ましくないものである。
さて、固体撮像素子は半導体製品であり、その半導体製
品は、価額や歩留り等の点からチップ面積を小さくする
必要がある。そのような状況の中で、カメラの性能の重
大な要素である感度ということ考慮に入れると、フォト
ダイオード10面積を減少させることはできない。それ
ゆえ固体撮像素子は、信号読み出しゲート7と転送ゲー
ト6とを共通接続としてチップとのフォトダイオード面
積をできるだけ広くしている。ところがこのような構成
にすると、フォトダイオード1から垂直転送レジスタへ
電荷を転送する際にはBBD転送くバケットブリゲート
転送)となり、これは不完全転送モードである。これを
第3図Aの各部のポテンシャルの概要を示す第3図Bを
用いて説明する。信号電荷を0層18からなる垂直転送
段に読み込むには、垂直帰線期間中に信号読み出しパル
スを垂直転送ゲート6に印加する。垂直転送パルスより
も充分大きい信号読み出しパルスを垂直転送ゲート6に
印加すれば、信号読み出しゲート7及び0層18からな
る垂直転送段のポテンシャルは第3図Bの破線で示した
電位となる。すなわち、信号読み出しゲート7のポテン
シャルはVeSn層18からなる垂直転送段のポテンシ
ャルはVoとなり、フォトダイオード1に蓄積された信
号電荷は信J!誘み出しパルスが印加されている期間中
のみ垂直転送段へ読み出される。ところが転送は不完全
モードになっているので、電荷は滑らかに転送されない
。すなわち信号読み出しゲート7が障壁領域となり、−
電荷がフォトダイオード部に残留する。これが残像の発
生する要因である。
品は、価額や歩留り等の点からチップ面積を小さくする
必要がある。そのような状況の中で、カメラの性能の重
大な要素である感度ということ考慮に入れると、フォト
ダイオード10面積を減少させることはできない。それ
ゆえ固体撮像素子は、信号読み出しゲート7と転送ゲー
ト6とを共通接続としてチップとのフォトダイオード面
積をできるだけ広くしている。ところがこのような構成
にすると、フォトダイオード1から垂直転送レジスタへ
電荷を転送する際にはBBD転送くバケットブリゲート
転送)となり、これは不完全転送モードである。これを
第3図Aの各部のポテンシャルの概要を示す第3図Bを
用いて説明する。信号電荷を0層18からなる垂直転送
段に読み込むには、垂直帰線期間中に信号読み出しパル
スを垂直転送ゲート6に印加する。垂直転送パルスより
も充分大きい信号読み出しパルスを垂直転送ゲート6に
印加すれば、信号読み出しゲート7及び0層18からな
る垂直転送段のポテンシャルは第3図Bの破線で示した
電位となる。すなわち、信号読み出しゲート7のポテン
シャルはVeSn層18からなる垂直転送段のポテンシ
ャルはVoとなり、フォトダイオード1に蓄積された信
号電荷は信J!誘み出しパルスが印加されている期間中
のみ垂直転送段へ読み出される。ところが転送は不完全
モードになっているので、電荷は滑らかに転送されない
。すなわち信号読み出しゲート7が障壁領域となり、−
電荷がフォトダイオード部に残留する。これが残像の発
生する要因である。
発明の目的
本発明は上記従来の欠点を解消するもので、フォトダイ
オード部に残留する信号電荷を原因として発生する残像
を低減して良好なテレビカメラ画像を得ることのできる
固体撮像素子を提供することを目的とする。
オード部に残留する信号電荷を原因として発生する残像
を低減して良好なテレビカメラ画像を得ることのできる
固体撮像素子を提供することを目的とする。
発明の構成
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、ア
レイ状に配置された光電変換素子群と複数の転送ゲート
とからなる電荷結合素子により構成された垂直及び水平
転送レジスタと、前記充電変換素子群の各充電変換素子
に対応して配置されかつ前tea!!直転送レジスタと
等価的に共通接続された信号読み出しゲートとを備え、
前記光電変換素子から前記垂直転送レジスタへ信号電荷
を読み込むための信号読み出しパルスのパルス幅を20
μs以上でかつ1水平期閤以下としたものである。
レイ状に配置された光電変換素子群と複数の転送ゲート
とからなる電荷結合素子により構成された垂直及び水平
転送レジスタと、前記充電変換素子群の各充電変換素子
に対応して配置されかつ前tea!!直転送レジスタと
等価的に共通接続された信号読み出しゲートとを備え、
前記光電変換素子から前記垂直転送レジスタへ信号電荷
を読み込むための信号読み出しパルスのパルス幅を20
μs以上でかつ1水平期閤以下としたものである。
すなわち本発明は、光電変換素子から垂直転送レジスタ
へ信号電荷を読み出す際に、不完全転送モードにおける
信号電荷の転送の場合、その転送時間を無限に長くすれ
ばフォトダイオード内の信号電荷の殆んど全てを垂直転
送段へ転送できる性質を利用したものである。
へ信号電荷を読み出す際に、不完全転送モードにおける
信号電荷の転送の場合、その転送時間を無限に長くすれ
ばフォトダイオード内の信号電荷の殆んど全てを垂直転
送段へ転送できる性質を利用したものである。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。
する。
第4図は本発明の一実施例における固体撮像素子の垂直
転送パルスの波形図で、A、Bは信号読み出しパルスで
ある。さて、読み出しパルスの時間と残像との関係を実
験により確認したデータを第5図に示す。第5図Aはパ
ルス幅が5μ$1同図Bは63.5μs時の出力信号特
性の説明図で、横軸は固体搬像素子の走査のフィールド
数、縦軸はその時の出力信号を表わしている。なお第5
図は、0フイールドまでは固体JIIII!素子への入
射光が存在し、その後固体Il像素子への入射光を遮断
した時の各フィールドの出力信号特性である。第5図よ
りあきらかなように、Bの方が入射光遮断後の出力信号
が少なくなり、残像特性は改善されていることがわかる
。実験により最適な読み出しパルス幅を求めた結果、読
み出しパルスの時間を20μs以上でかつ1水平期間内
にすることが望ましいことがわかった。読み出しパルス
幅を1水平期間以上にすると、読み出し期間中に信号が
変動した場合、疑似信号が出るので、1水平期間以上に
とることは好ましくない。
転送パルスの波形図で、A、Bは信号読み出しパルスで
ある。さて、読み出しパルスの時間と残像との関係を実
験により確認したデータを第5図に示す。第5図Aはパ
ルス幅が5μ$1同図Bは63.5μs時の出力信号特
性の説明図で、横軸は固体搬像素子の走査のフィールド
数、縦軸はその時の出力信号を表わしている。なお第5
図は、0フイールドまでは固体JIIII!素子への入
射光が存在し、その後固体Il像素子への入射光を遮断
した時の各フィールドの出力信号特性である。第5図よ
りあきらかなように、Bの方が入射光遮断後の出力信号
が少なくなり、残像特性は改善されていることがわかる
。実験により最適な読み出しパルス幅を求めた結果、読
み出しパルスの時間を20μs以上でかつ1水平期間内
にすることが望ましいことがわかった。読み出しパルス
幅を1水平期間以上にすると、読み出し期間中に信号が
変動した場合、疑似信号が出るので、1水平期間以上に
とることは好ましくない。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、光電変換素子に対応
して配置された信号読み出しゲートと垂直レジスタとを
共通接続した固体!lal素像において、残像を大幅に
低減できるので、テレビカメラとしての画質を大幅に改
善できる。
して配置された信号読み出しゲートと垂直レジスタとを
共通接続した固体!lal素像において、残像を大幅に
低減できるので、テレビカメラとしての画質を大幅に改
善できる。
第1図はI L−CODの等価回路図、第2図はI L
−CODの平面図、第3図A4.tlL−CODの断面
図、同図8は同図Aの電位ポテンシャルの説明図、第4
図は本発明の一実施例におけるIL−CODの垂直駆動
パルスの波形図、第5図は同IL−CODの信号読み出
しパルスと残像との関係の説明図である。 1・・・フォトダイオード、2・・・垂直転送レジスタ
、3〜6・・・垂直転送ゲート、7・・・信号読み出し
ゲート、9・・・水平転送レジスタ、10.11・・・
水平転送ゲート 代理人 森 本 義 弘 第1図 戸9つチ吟す縛を吟 第2図 第3図 九 穂号電局
−CODの平面図、第3図A4.tlL−CODの断面
図、同図8は同図Aの電位ポテンシャルの説明図、第4
図は本発明の一実施例におけるIL−CODの垂直駆動
パルスの波形図、第5図は同IL−CODの信号読み出
しパルスと残像との関係の説明図である。 1・・・フォトダイオード、2・・・垂直転送レジスタ
、3〜6・・・垂直転送ゲート、7・・・信号読み出し
ゲート、9・・・水平転送レジスタ、10.11・・・
水平転送ゲート 代理人 森 本 義 弘 第1図 戸9つチ吟す縛を吟 第2図 第3図 九 穂号電局
Claims (1)
- 1、アレイ状に配置された光電変換素子群と複数の転送
ゲートとからなる電荷結合素子により構成された垂直及
び水平転送レジスタと、前記光電変換素子群の各光電変
換素子に対応して配置されかつ前記垂直転送レジスタと
等価的に共通接続された信号読み出しゲートとを備え、
前記光電変換素子から前記垂直転送レジスタへ信号電荷
を読み込むための信号読み出しパルスのパルス幅を20
μs以上でかつ1水平期間以下とした固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59166171A JPS6143879A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59166171A JPS6143879A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6143879A true JPS6143879A (ja) | 1986-03-03 |
Family
ID=15826386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59166171A Pending JPS6143879A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6143879A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5972877A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59166171A patent/JPS6143879A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5972877A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hynecek | A new device architecture suitable for high-resolution and high-performance image sensors | |
NL8201745A (nl) | Beeldopneeminrichting van het "solid state"-type. | |
JPH04262679A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JPH114385A (ja) | Cmosを基礎とするピクセル構造の高ダイナミックレンジの読み出し信号を得る方法及びそのcmosを基礎とするピクセル構造 | |
US20030173497A1 (en) | Interlined charge-coupled device having an extended dynamic range | |
US5748232A (en) | Image sensor and driving method for the same | |
JP3406935B2 (ja) | 撮像装置 | |
EP0498662B1 (en) | A method of reading out signals for a solid-state imaging device | |
JPS6143879A (ja) | 固体撮像素子 | |
JPS6362480A (ja) | 固体撮像装置 | |
US7212240B1 (en) | Imager with a row of photodiodes or pinned photo diodes | |
JPH01125074A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPS59122085A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP4269701B2 (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
EP0936809A2 (en) | Image sensing apparatus and driving method thereof | |
JP2889103B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JPS604379A (ja) | 固体カメラ | |
JP2534105B2 (ja) | 固体撮像装置及びその信号読出し方法 | |
JP2770367B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JPH01125073A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH0828846B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH01125072A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPS60160661A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPS6281184A (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
JPH0654245A (ja) | 固体撮像素子の駆動方式 |