JP2504845B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
- H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
- H04N3/1575—Picture signal readout register, e.g. shift registers, interline shift registers
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は正立像、鏡像いずれの映像信号も得られる固
体撮像装置に関する。
体撮像装置に関する。
〈従来の技術〉 ２次元固体撮像素子から鏡像信号を純電子的な処理に
より得るには、 映像信号を撮像素子とは別のラインメモリを用いて１
ライン内で時間反転させる。
より得るには、 映像信号を撮像素子とは別のラインメモリを用いて１
ライン内で時間反転させる。
固体撮像素子の水平走査方向を逆にして読み出す。
の２方法が知られている。このうちの手法は撮像素
子周辺の回路規模が大きくなり、またS/Nの劣化等の付
加的問題を招きやすく優れた手法とは言えない。
子周辺の回路規模が大きくなり、またS/Nの劣化等の付
加的問題を招きやすく優れた手法とは言えない。
ここではの手法について、固体撮像素子の主流とな
っているCCDイメージャを例に取り説明する。なお以下
の議論ではインターライン転送型CCDの場合を例に取る
が、フレーム転送型CCDの場合も全く同様に議論可能で
ある。第４図はインターライン転送型CCDに上記の手
法を適用した例である。マトリクス状に配列された光電
変換部のうち第ｉ行、第ｊ列目をaijとし、当該光電変
換部からの信号をφV1，φV2，φV3，φV4の各クロック
により垂直方向に転送する垂直CCD部、当該垂直CCD部か
らの信号をφH1，φH1′，φH2，φH2′の各クロックに
より水平方向に転送する水平方向に転送する水平CCD
部、当該水平CCDの左端に設けられた第１の信号電荷検
出部A1、及び当該水平CCDの右端に設けられた第２の信
号電荷検出部A2からなっている。ここで水平クロックφ
H1，φH1′，φH2，φH2′のタイミングを第１のモード
とすることにより水平CCDの転送方向を左側とし、第１
の信号電荷検出部A1から正立像の出力信号OSが得られ、
また水平クロックのタイミングを上記第１のモードとは
位相が反転した第２のモードとすることにより水平CCD
の転送方向を右側とし、第２の信号電荷検出部A2から鏡
像の出力信号OS′が得られる。
っているCCDイメージャを例に取り説明する。なお以下
の議論ではインターライン転送型CCDの場合を例に取る
が、フレーム転送型CCDの場合も全く同様に議論可能で
ある。第４図はインターライン転送型CCDに上記の手
法を適用した例である。マトリクス状に配列された光電
変換部のうち第ｉ行、第ｊ列目をaijとし、当該光電変
換部からの信号をφV1，φV2，φV3，φV4の各クロック
により垂直方向に転送する垂直CCD部、当該垂直CCD部か
らの信号をφH1，φH1′，φH2，φH2′の各クロックに
より水平方向に転送する水平方向に転送する水平CCD
部、当該水平CCDの左端に設けられた第１の信号電荷検
出部A1、及び当該水平CCDの右端に設けられた第２の信
号電荷検出部A2からなっている。ここで水平クロックφ
H1，φH1′，φH2，φH2′のタイミングを第１のモード
とすることにより水平CCDの転送方向を左側とし、第１
の信号電荷検出部A1から正立像の出力信号OSが得られ、
また水平クロックのタイミングを上記第１のモードとは
位相が反転した第２のモードとすることにより水平CCD
の転送方向を右側とし、第２の信号電荷検出部A2から鏡
像の出力信号OS′が得られる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記の構成の場合次のような問題点があ
る。
る。
（ａ）信号電荷検出部A1とA2は特性が一致せず、正立像
の場合と鏡像の場合で画質が一致しない。
の場合と鏡像の場合で画質が一致しない。
（ｂ）出力端子が２ケ所に別れており素子外信号処理系
の構成が複雑になる。
の構成が複雑になる。
（ｃ）出力回路の増加に伴ない素子端子数が増大する。
また無駄な電力消費を抑えるには素子外電源切替回路等
が必要となる。
また無駄な電力消費を抑えるには素子外電源切替回路等
が必要となる。
本発明は以上の問題点に鑑み、出力回路の増大を伴う
ことなく駆動パルスタイミングの簡単な変更のみで、同
一の出力端子から正立像、鏡像いずれの映像信号も得ら
れる固体撮像装置を提供するものである。
ことなく駆動パルスタイミングの簡単な変更のみで、同
一の出力端子から正立像、鏡像いずれの映像信号も得ら
れる固体撮像装置を提供するものである。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するために、本発明は、光電変換部
で検出された信号電荷を転送する垂直転送部を備え、こ
の垂直転送部に結合された信号電荷を導出するための水
平転送部を備えた固体撮像装置において、一端のみに信
号電荷検出部を備えた通常の水平CCDを第１の水平転送
部とし、該第１の水平転送部の前記信号電荷検出部と反
対側から延長され垂直転送部と反対側へ180°方向転換
されて後、前記第１の水平転送部と並行に延ばされ前記
信号電荷検出部の直前で第１の水平転送部に合流するよ
う形成された第２の水平転送部を備え、前記第１の水平
転送部で電極の配置方向が組替えて構成されている。
で検出された信号電荷を転送する垂直転送部を備え、こ
の垂直転送部に結合された信号電荷を導出するための水
平転送部を備えた固体撮像装置において、一端のみに信
号電荷検出部を備えた通常の水平CCDを第１の水平転送
部とし、該第１の水平転送部の前記信号電荷検出部と反
対側から延長され垂直転送部と反対側へ180°方向転換
されて後、前記第１の水平転送部と並行に延ばされ前記
信号電荷検出部の直前で第１の水平転送部に合流するよ
う形成された第２の水平転送部を備え、前記第１の水平
転送部で電極の配置方向が組替えて構成されている。
〈作用〉 この構成により、外部から印加する駆動波形が第１の
モードの時は電荷の転送方向が第２の水平転送部→第１
の水平転送部→信号電荷検出部の順となり、外部より印
加する駆動波形が第２のモードの時は電荷の転送方向が
第１の水平転送部→第２の水平転送部→信号電荷検出部
の順となって、前記第１のモードと第２のモードで水平
走査方向が互いに逆になり、両モードを切替えることに
より正立像・鏡像２種の映像信号が同一の出力端子から
得られる。
モードの時は電荷の転送方向が第２の水平転送部→第１
の水平転送部→信号電荷検出部の順となり、外部より印
加する駆動波形が第２のモードの時は電荷の転送方向が
第１の水平転送部→第２の水平転送部→信号電荷検出部
の順となって、前記第１のモードと第２のモードで水平
走査方向が互いに逆になり、両モードを切替えることに
より正立像・鏡像２種の映像信号が同一の出力端子から
得られる。
〈実施例〉 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図（ａ）は本実施例における固体撮像装置要部の
平面パターン構成図である。図は水平転送部を示し、こ
の水平転送部には、図示していないが、従来の固体撮像
装置と同様に、マトリクス状に配列された光電変換部で
入射光を検出し、この検出した信号電荷を垂直方向に転
送する垂直転送部V1〜Vnが接続されており、この垂直転
送部を転送されてきた信号電荷が図に示す水平転送部に
与えられる。
平面パターン構成図である。図は水平転送部を示し、こ
の水平転送部には、図示していないが、従来の固体撮像
装置と同様に、マトリクス状に配列された光電変換部で
入射光を検出し、この検出した信号電荷を垂直方向に転
送する垂直転送部V1〜Vnが接続されており、この垂直転
送部を転送されてきた信号電荷が図に示す水平転送部に
与えられる。
一点鎖線領域はCCD転送チャネルを形成する活性領域
で、この外側はチャネルストップ領域となる。実線は転
送電極群で、第１図（ｂ）の断面構造に示すように、電
極下のN-半導体層表面に信号電荷の転送を方向付けるＰ
型不純物をイオン注入した上側電極（図中幅の狭い電
極）とこの上側電極と端部を重ねて形成した下側電極
（図中幅の広い電極）が２次元平面を覆って配置されて
いる。（図では理解を容易にするため電極間を離して表
わしている。）上側・下側電極対の２対が１ビットを構
成し、１ビット内の下側電極の１体に垂直転送部から信
号電荷が転送される。
で、この外側はチャネルストップ領域となる。実線は転
送電極群で、第１図（ｂ）の断面構造に示すように、電
極下のN-半導体層表面に信号電荷の転送を方向付けるＰ
型不純物をイオン注入した上側電極（図中幅の狭い電
極）とこの上側電極と端部を重ねて形成した下側電極
（図中幅の広い電極）が２次元平面を覆って配置されて
いる。（図では理解を容易にするため電極間を離して表
わしている。）上側・下側電極対の２対が１ビットを構
成し、１ビット内の下側電極の１体に垂直転送部から信
号電荷が転送される。
上記転送電極群は、垂直転送部からの信号電荷が導入
される水平転送電極群Ｓと、水平転送電極群の信号を出
力部に導出するための信号電荷検出電極群Ｇと、上記水
平転送電極群Ｓを活用しながら互いに逆方向のI,II方向
いずれかの方向に転送して導出するための連絡転送電極
群Ｍとから構成され、この連絡転送電極群Ｍによって２
本の水平転送部L1，L2が結合された形態になる。半導体
基板表面に作成する電極としては上記２本の水平転送部
L1，L2に対して共通に作成し、逆方向転送I,IIが可能に
なるように２本の水平転送部で対応する電極への転送ク
ロック信号φA，φBの導入は切換えられる。
される水平転送電極群Ｓと、水平転送電極群の信号を出
力部に導出するための信号電荷検出電極群Ｇと、上記水
平転送電極群Ｓを活用しながら互いに逆方向のI,II方向
いずれかの方向に転送して導出するための連絡転送電極
群Ｍとから構成され、この連絡転送電極群Ｍによって２
本の水平転送部L1，L2が結合された形態になる。半導体
基板表面に作成する電極としては上記２本の水平転送部
L1，L2に対して共通に作成し、逆方向転送I,IIが可能に
なるように２本の水平転送部で対応する電極への転送ク
ロック信号φA，φBの導入は切換えられる。
各転送電極群G,S,Mは で示すコンタクト開口を介して点線で示すメタル配線部
W1，W2，WA，WBからクロック信号φ1，φ2，φA，φBが
印加される。直流電位OGが印加された信号電荷検出電極
群Ｇの端の電極はハッチングで示す電荷検出のための接
合ダイオードＤが形成され、スイッチングトランジスタ
Trに入力されたリセットクロックφRにより１画素信号
毎にリセット電位RDへリセットされ、上記ダイオードＤ
の電位変化がバッファアンプA0により出力信号OSとされ
る。水平転送電極群及び連絡転送電極群の内、クロック
φA，φBの印加される電極、及び信号電荷検出電極G1,G
2下には転送の方向付けの為のポテンシャル障壁が形成
されている。ｎ本の垂直CCD転送チャネルはV1，…，Vn
で示し、これらは各ビットの水平転送電極の１本に接続
されて信号が入力される。上記のような連絡転送電極群
で転送部が折り曲げ形態に連絡された水平電送部をもつ
固体撮像装置において、第１の駆動モードをφA＝φ1，
φB＝φ2として２相駆動した場合を考える。この時の転
送方向は実線矢印Ｉで示したようになり、電荷検出ダイ
オードＤにはV1，…，Vnの順で出力されて正立像の映像
信号が得られる。次に第２の駆動モードをφA＝φ2，φ
B＝φ1として２相駆動した場合には、転送方向は破線矢
印IIで示したようになり電荷検出ダイオードＤにはVn，
…，V1の順で出力されて鏡像の映像信号が得られる。第
２図はこれら２つの駆動モードにおけるタイミングを示
した図であり、第３図は方向I,IIにおけるポテンシャル
の変化を示す。マトリクス状に配置された光電変換部の
番地を出力部に近い側から第ｉ行、第ｊ列とすると、第
１の駆動モードではｉ番目水平走査期間で見た場合、第
ｉ行信号が１列目から順次出力される。即ち正立像の映
像信号が実時間で出力される。一方、第２の駆動モード
ではｉ番目水平走査期間で見た場合、第i-1行の信号が
ｎ列目から逆向きに順次出力される。即ち鏡像の映像信
号が1H遅延されて出力される。なお、第２の駆動モード
で先頭のｎ列目信号が出力されるタイミングを第１の駆
動モードにおける先頭１列目信号が出力されるタイミン
グと一致させることは、１水平走査期間内のクロック信
号による水平転送部から信号電荷検出部への転送期間を
調節することにより容易に可能である。
W1，W2，WA，WBからクロック信号φ1，φ2，φA，φBが
印加される。直流電位OGが印加された信号電荷検出電極
群Ｇの端の電極はハッチングで示す電荷検出のための接
合ダイオードＤが形成され、スイッチングトランジスタ
Trに入力されたリセットクロックφRにより１画素信号
毎にリセット電位RDへリセットされ、上記ダイオードＤ
の電位変化がバッファアンプA0により出力信号OSとされ
る。水平転送電極群及び連絡転送電極群の内、クロック
φA，φBの印加される電極、及び信号電荷検出電極G1,G
2下には転送の方向付けの為のポテンシャル障壁が形成
されている。ｎ本の垂直CCD転送チャネルはV1，…，Vn
で示し、これらは各ビットの水平転送電極の１本に接続
されて信号が入力される。上記のような連絡転送電極群
で転送部が折り曲げ形態に連絡された水平電送部をもつ
固体撮像装置において、第１の駆動モードをφA＝φ1，
φB＝φ2として２相駆動した場合を考える。この時の転
送方向は実線矢印Ｉで示したようになり、電荷検出ダイ
オードＤにはV1，…，Vnの順で出力されて正立像の映像
信号が得られる。次に第２の駆動モードをφA＝φ2，φ
B＝φ1として２相駆動した場合には、転送方向は破線矢
印IIで示したようになり電荷検出ダイオードＤにはVn，
…，V1の順で出力されて鏡像の映像信号が得られる。第
２図はこれら２つの駆動モードにおけるタイミングを示
した図であり、第３図は方向I,IIにおけるポテンシャル
の変化を示す。マトリクス状に配置された光電変換部の
番地を出力部に近い側から第ｉ行、第ｊ列とすると、第
１の駆動モードではｉ番目水平走査期間で見た場合、第
ｉ行信号が１列目から順次出力される。即ち正立像の映
像信号が実時間で出力される。一方、第２の駆動モード
ではｉ番目水平走査期間で見た場合、第i-1行の信号が
ｎ列目から逆向きに順次出力される。即ち鏡像の映像信
号が1H遅延されて出力される。なお、第２の駆動モード
で先頭のｎ列目信号が出力されるタイミングを第１の駆
動モードにおける先頭１列目信号が出力されるタイミン
グと一致させることは、１水平走査期間内のクロック信
号による水平転送部から信号電荷検出部への転送期間を
調節することにより容易に可能である。
第２図のように、1H内φ1，φ2の転送期間を とすると（第２図は連絡転送電極群ｍ＝４の場合）、1H
内の水平列信号読出直後において、通常モードではゲー
ト領域S1にV1，…，SnにVnの信号が蓄積され、鏡像反転
モードではゲート領域R1にVn，…，RnにV1の信号が蓄積
される。従って、出力端子に信号V1，…，Vnが出力され
るタイミングは通常モードと鏡像反転モードで同じとな
る。（但し、鏡像反転モードでは1H遅延している。） 正立像を得る第１のモードと鏡像を得る第２のモード
とで1H分の時間差を生じるが、実画面上では１走査線分
の画像の上下移動であり、何ら問題のないレベルであ
る。
内の水平列信号読出直後において、通常モードではゲー
ト領域S1にV1，…，SnにVnの信号が蓄積され、鏡像反転
モードではゲート領域R1にVn，…，RnにV1の信号が蓄積
される。従って、出力端子に信号V1，…，Vnが出力され
るタイミングは通常モードと鏡像反転モードで同じとな
る。（但し、鏡像反転モードでは1H遅延している。） 正立像を得る第１のモードと鏡像を得る第２のモード
とで1H分の時間差を生じるが、実画面上では１走査線分
の画像の上下移動であり、何ら問題のないレベルであ
る。
〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、固体撮像素子の外部駆
動タイミングを２つのモード間で切換えることにより・
同一出力端子から正立像・鏡像いずれの映像信号でも選
択して得ることが可能となり、その機能的効果は絶大で
ある。また当該付加価値大にもかかわらず撮像素子の端
子数増大や消費電力増大をほとんど伴なわない。
動タイミングを２つのモード間で切換えることにより・
同一出力端子から正立像・鏡像いずれの映像信号でも選
択して得ることが可能となり、その機能的効果は絶大で
ある。また当該付加価値大にもかかわらず撮像素子の端
子数増大や消費電力増大をほとんど伴なわない。
第１図（ａ）は本発明の一実施例における固体撮像装置
の要部を示す構成図、第１図（ｂ）は同実施例の基板断
面図、第２図は第１図の固体撮像装置の駆動タイミング
図、第３図（ａ），（ｂ）は同実施例の動作状態の模型
図、第４図は従来の正立像・鏡像を得る固体撮像装置の
構成図である。 Ｓ……水平転送電極群、Ｇ……信号電荷検出電極群、Ｍ
……連絡転送電極群、φ1，φ2，φA，φB……クロック
信号、V1〜Vn……垂直転送部
の要部を示す構成図、第１図（ｂ）は同実施例の基板断
面図、第２図は第１図の固体撮像装置の駆動タイミング
図、第３図（ａ），（ｂ）は同実施例の動作状態の模型
図、第４図は従来の正立像・鏡像を得る固体撮像装置の
構成図である。 Ｓ……水平転送電極群、Ｇ……信号電荷検出電極群、Ｍ
……連絡転送電極群、φ1，φ2，φA，φB……クロック
信号、V1〜Vn……垂直転送部
Claims (1)
- 【請求項１】光電変換部で検出した信号電荷を垂直転送
部を介して水平転送部に結合された信号検出部より出力
する固体撮像装置において、 水平転送部は第１の水平転送部及び第２の水平転送部を
備え、第１の水平転送部と第２の水平転送部の一端は共
通の信号電荷検出部に結合され、他端は両水平転送部を
折り曲げ形状に結合されてなり、前記第１の水平転送部
と第２の水平転送部で電極の配置方向が組替えられ、外
部より印加する駆動波形が第１のモードの時は信号電荷
が第１方向に、外部より印加する駆動波形が第２のモー
ドの時は上記第１方向と逆の第２方向に信号電荷を転送
し、正立像及び鏡像２種の映像信号が得られることを特
徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1262625A JP2504845B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 固体撮像装置 |
| US07/738,317 US5272537A (en) | 1989-10-06 | 1991-07-31 | Solid state imaging device for obtaining normal and mirror images from a single output |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1262625A JP2504845B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123278A JPH03123278A (ja) | 1991-05-27 |
| JP2504845B2 true JP2504845B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=17378395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1262625A Expired - Fee Related JP2504845B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5272537A (ja) |
| JP (1) | JP2504845B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2504845B2 (ja) * | 1989-10-06 | 1996-06-05 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| KR930005746B1 (ko) * | 1990-10-13 | 1993-06-24 | 금성일렉트론 주식회사 | 지그재그 인터라인 고체 촬상소자 |
| KR950013435B1 (ko) * | 1992-05-22 | 1995-11-08 | 삼성전자주식회사 | 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자 |
| US5760431A (en) * | 1995-11-29 | 1998-06-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Multidirectional transfer charge-coupled device |
| JP5105453B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2012-12-26 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 撮像素子、半導体装置、及び撮像方法、撮像装置 |
| WO2017073524A1 (ja) * | 2015-10-26 | 2017-05-04 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5140711A (en) * | 1974-10-02 | 1976-04-05 | Nippon Electric Co | 2 jigendenkatensososhi oyobi koreomochiita eizoshingono goseihoho |
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-
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