JP2853310B2 - 固体撮像素子のスミア量測定方法 - Google Patents
固体撮像素子のスミア量測定方法Info
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- JP2853310B2 JP2853310B2 JP2258514A JP25851490A JP2853310B2 JP 2853310 B2 JP2853310 B2 JP 2853310B2 JP 2258514 A JP2258514 A JP 2258514A JP 25851490 A JP25851490 A JP 25851490A JP 2853310 B2 JP2853310 B2 JP 2853310B2
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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、電子シャッタ機能付固体撮像素子のスミア
量測定方法に関する。
量測定方法に関する。
＜発明の概要＞ 本発明は、感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き
出すようになされた電子シャッタ機能付固体撮像素子に
おいて、通常動作時と電子シャッタ動作時の出力部の各
出力電圧をそれぞれ測定し、これら出力電圧をスミア量
の算出のためのパラメータとして用いることにより、過
大光量を照射しても電子シャッタ動作によってブルーミ
ングの発生を阻止し、高精度にてスミア量を測定できる
ようにしたものである。
出すようになされた電子シャッタ機能付固体撮像素子に
おいて、通常動作時と電子シャッタ動作時の出力部の各
出力電圧をそれぞれ測定し、これら出力電圧をスミア量
の算出のためのパラメータとして用いることにより、過
大光量を照射しても電子シャッタ動作によってブルーミ
ングの発生を阻止し、高精度にてスミア量を測定できる
ようにしたものである。
＜従来の技術＞ 固体撮像素子特有の現象の１つとして、スミアと称さ
れる偽信号の発生がある。このスミアは、信号線や垂直
転送部に光が混入したり、半導体基板内部に発生した信
号電荷が拡散により広がり、隣接画素や転送部に混入す
ることに起因して発生するものであり、その発生量（以
下、スミア量と称する）は入射光量に対して0.01％程度
と非常に小さな値である。
れる偽信号の発生がある。このスミアは、信号線や垂直
転送部に光が混入したり、半導体基板内部に発生した信
号電荷が拡散により広がり、隣接画素や転送部に混入す
ることに起因して発生するものであり、その発生量（以
下、スミア量と称する）は入射光量に対して0.01％程度
と非常に小さな値である。
このスミア量の測定に当って、その測定精度を高める
ためには、スミア量が入射光量に対して非常に小さな値
であることから、入射光量を多くした状態で測定してや
れば良いことになる。しかしながら、入射光量を多くす
ると、スミアと同様に固体撮像素子特有の現象であるブ
ルーミングと称される偽信号が発生し、このブルーミン
グ成分との区別がつかなくなるので、スミア量を正確に
測定できないことになる。なお、ブルーミングとは、強
い光が入射した場合、画素が飽和し、信号電荷があふ
れ、隣接画素や信号線、垂直転送部等に入り込み、画像
の周囲に白い部分が広がる現象である。
ためには、スミア量が入射光量に対して非常に小さな値
であることから、入射光量を多くした状態で測定してや
れば良いことになる。しかしながら、入射光量を多くす
ると、スミアと同様に固体撮像素子特有の現象であるブ
ルーミングと称される偽信号が発生し、このブルーミン
グ成分との区別がつかなくなるので、スミア量を正確に
測定できないことになる。なお、ブルーミングとは、強
い光が入射した場合、画素が飽和し、信号電荷があふ
れ、隣接画素や信号線、垂直転送部等に入り込み、画像
の周囲に白い部分が広がる現象である。
上述した理由により、強い光を照射してのスミア量の
測定が困難であることから、従来は、水平シフトレジス
タの駆動を停止することによってスミア量を測定する方
法が採られていた。この測定方法は、照射光量を飽和光
量の例えば1/2以下とすると、スミア成分が非常に小さ
く、測定限界以下となるので、１フィールド期間に亘っ
て水平シフトレジスタの駆動を停止することにより、こ
のレジスタにスミア成分を蓄積し、その後水平シフトレ
ジスタを駆動して１フィールド分のスミア成分を読み出
すことによってスミア量を測定する方法である（例え
ば、特開昭62−107578号公報参照）。
測定が困難であることから、従来は、水平シフトレジス
タの駆動を停止することによってスミア量を測定する方
法が採られていた。この測定方法は、照射光量を飽和光
量の例えば1/2以下とすると、スミア成分が非常に小さ
く、測定限界以下となるので、１フィールド期間に亘っ
て水平シフトレジスタの駆動を停止することにより、こ
のレジスタにスミア成分を蓄積し、その後水平シフトレ
ジスタを駆動して１フィールド分のスミア成分を読み出
すことによってスミア量を測定する方法である（例え
ば、特開昭62−107578号公報参照）。
この測定方法によれば、測定したスミア量は、１フィ
ールド期間分のスミア量を蓄積したものであることか
ら、照射光量が少なく、測定限界以下であっても例えば
262倍のスミア量として測定できるので、測定精度を高
めることができるのである。
ールド期間分のスミア量を蓄積したものであることか
ら、照射光量が少なく、測定限界以下であっても例えば
262倍のスミア量として測定できるので、測定精度を高
めることができるのである。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述した従来の測定方法では、水平シ
フトレジスタの駆動を１フィールド期間に亘って停止す
るようになっているので、水平シフトレジスタの駆動タ
イミングの変更が必要であり、さらには１フィールド期
間の停止後水平シフトレジスタを駆動すると、駆動波形
にひずみが生じる等の問題点があった。
フトレジスタの駆動を１フィールド期間に亘って停止す
るようになっているので、水平シフトレジスタの駆動タ
イミングの変更が必要であり、さらには１フィールド期
間の停止後水平シフトレジスタを駆動すると、駆動波形
にひずみが生じる等の問題点があった。
そこで、本発明は、水平シフトレジスタの駆動を停止
することなく、しかも過大光量を照射してもブルーミン
グ成分の影響を受けることなく高精度にてスミア量の測
定が可能な固体撮像素子のスミア量測定方法を提供する
ことを目的とする。
することなく、しかも過大光量を照射してもブルーミン
グ成分の影響を受けることなく高精度にてスミア量の測
定が可能な固体撮像素子のスミア量測定方法を提供する
ことを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明による固体撮像素子のスミア量測定方法は、電
子シャッタ機能付固体撮像素子において、固体撮像素子
に標準光量を照射しつつ基板に所定の第１レベルの電圧
を印加して出力部の出力電圧を第１出力電圧として測定
し、次いで固体撮像素子に標準光量のＮ倍の過大光量を
照射しつつ基板に前記第１レベルよりも高い第２レベル
の電圧を印加して出力部の出力電圧を第２出力電圧とし
て測定し、しかる後第２出力電圧を第１出力電圧で割っ
た値を1/N倍することによってスミア量を求める各行程
からなっている。
子シャッタ機能付固体撮像素子において、固体撮像素子
に標準光量を照射しつつ基板に所定の第１レベルの電圧
を印加して出力部の出力電圧を第１出力電圧として測定
し、次いで固体撮像素子に標準光量のＮ倍の過大光量を
照射しつつ基板に前記第１レベルよりも高い第２レベル
の電圧を印加して出力部の出力電圧を第２出力電圧とし
て測定し、しかる後第２出力電圧を第１出力電圧で割っ
た値を1/N倍することによってスミア量を求める各行程
からなっている。
＜作用＞ 本発明による固体撮像素子のスミア量測定方法では、
基板に高レベル（第２レベル）の電圧を印加することに
より、感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き出すい
わゆる電子シャッタ動作が得られる。この電子シャッタ
動作により、過大光量を照射した場合であってもブルー
ミングの発生を阻止できる。従って、電子シャッタ時の
出力部の出力電圧VOUT2と、固体撮像素子に標準光量を
照射しつつ基板に低レベル（第１レベル）の電圧を印加
した通常動作時の出力部の出力電圧VOUT1とをスミア量
の算出パラメータとして用い、（VOUT2/VOUT1）×（1/
N）なる演算式からスミア量を求める。これにより、ス
ミア量の測定精度が向上する。
基板に高レベル（第２レベル）の電圧を印加することに
より、感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き出すい
わゆる電子シャッタ動作が得られる。この電子シャッタ
動作により、過大光量を照射した場合であってもブルー
ミングの発生を阻止できる。従って、電子シャッタ時の
出力部の出力電圧VOUT2と、固体撮像素子に標準光量を
照射しつつ基板に低レベル（第１レベル）の電圧を印加
した通常動作時の出力部の出力電圧VOUT1とをスミア量
の算出パラメータとして用い、（VOUT2/VOUT1）×（1/
N）なる演算式からスミア量を求める。これにより、ス
ミア量の測定精度が向上する。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明による固体撮像素子のスミア量測定
方法が適用される例えばCCD撮像素子１及びその駆動系
の構成図である。図において、CCD撮像素子１は、Ｎ型
シリコン基板２上に感光部３、垂直シフトレジスタ部
４、水平シフトレジスタ部及び出力部（共に図示せず）
が設けられたいわゆるインターライン転送方式のものと
して構成されている。
方法が適用される例えばCCD撮像素子１及びその駆動系
の構成図である。図において、CCD撮像素子１は、Ｎ型
シリコン基板２上に感光部３、垂直シフトレジスタ部
４、水平シフトレジスタ部及び出力部（共に図示せず）
が設けられたいわゆるインターライン転送方式のものと
して構成されている。
このCCD撮像素子１では、Ｎ型シリコン基板２の表面
側にＰ型領域５を形成し、このＰ型領域５の表面側に更
にN-型領域６を形成している。そして、感光部３は、こ
のN-型領域６の表面側に浅いP++型領域７を形成し、こ
のP++型領域７の下方に信号電荷蓄積領域を構成するNN
型領域８を形成することによって構成されている。ま
た、P++型領域７及びN+型領域８に隣接してチャンネル
ストップ部を構成するP+型領域９を形成する。
側にＰ型領域５を形成し、このＰ型領域５の表面側に更
にN-型領域６を形成している。そして、感光部３は、こ
のN-型領域６の表面側に浅いP++型領域７を形成し、こ
のP++型領域７の下方に信号電荷蓄積領域を構成するNN
型領域８を形成することによって構成されている。ま
た、P++型領域７及びN+型領域８に隣接してチャンネル
ストップ部を構成するP+型領域９を形成する。
垂直シフトレジスタ部４は、信号電荷転送領域を構成
するN+型領域10を形成すると共に、このN+型領域10にSi
O2よりなる絶縁層11及びSi3N4よりなる絶縁層12を介し
て多結晶シリコンよりなる転送電極13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10の下方にスミアを防止するためのＰ型領域
14を形成する。また、感光部３と垂直シフトレジスタ部
４の間には、感光部３の信号電荷を垂直シフトレジスタ
部４へ読み出すための読み出しゲート部15を設ける。こ
の読み出しゲート部15はチャンネル領域を構成するＰ型
領域16上に絶縁層11及び12を介してゲート電極17を形成
することによって構成する。本例では、ゲート電極17は
多結晶シリコンにて転送電極13と共通に形成される。
するN+型領域10を形成すると共に、このN+型領域10にSi
O2よりなる絶縁層11及びSi3N4よりなる絶縁層12を介し
て多結晶シリコンよりなる転送電極13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10の下方にスミアを防止するためのＰ型領域
14を形成する。また、感光部３と垂直シフトレジスタ部
４の間には、感光部３の信号電荷を垂直シフトレジスタ
部４へ読み出すための読み出しゲート部15を設ける。こ
の読み出しゲート部15はチャンネル領域を構成するＰ型
領域16上に絶縁層11及び12を介してゲート電極17を形成
することによって構成する。本例では、ゲート電極17は
多結晶シリコンにて転送電極13と共通に形成される。
感光部３を除いて読み出しゲート部15、垂直シフトレ
ジスタ部４及びチャンネルストップ部上には、絶縁層11
を介して遮光用のアルミニウム層18を設ける。なお、第
１図には、１個の転送電極13のみを示しているが、本例
では周知のように４相駆動方式により垂直シフトレジス
タ部４を駆動するように転送電極を配置する。
ジスタ部４及びチャンネルストップ部上には、絶縁層11
を介して遮光用のアルミニウム層18を設ける。なお、第
１図には、１個の転送電極13のみを示しているが、本例
では周知のように４相駆動方式により垂直シフトレジス
タ部４を駆動するように転送電極を配置する。
次に、例えば上述した構成のCCD撮像素子１のスミア
量を測定するための本発明によるスミア量測定方法につ
いて説明する。
量を測定するための本発明によるスミア量測定方法につ
いて説明する。
CCD撮像素子１のスミア量の測定に当って、第２図の
タイムチャートに示すように、水平同期信号に同期して
1H（Ｈは水平走査期間）期間に１回Ｎ型シリコン基板２
に印加するための基板パルスPsを発生する基板パルス発
生回路19と、この基板パルス発生回路19から出力される
基板パルスPsを基板端子21を介してＮ型シリコン基板２
に印加する駆動回路20とが設けられている。基板パルス
Psの低いレベル（第１レベル）VLは、第３図に実線ａで
示すように、Ｐ型領域５のポテンシャルが信号電荷蓄積
領域８のポテンシャルよりも浅くなりかつ信号電荷蓄積
領域８において信号電荷を蓄積できる電圧レベル（例え
ば、＋12V程度）とし、また基板パルスPsの高いレベル
（第２レベル）VHは、第３図に破線ｂで示すように、Ｐ
型領域５のポテンシャルが信号電荷蓄積領域８のポテン
シャルよりも深くなり、信号電荷蓄積領域８に蓄積され
た信号電荷をＮ型シリコン基板２に掃き出すことができ
る電圧レベル（例えば、＋27V程度）とする。
タイムチャートに示すように、水平同期信号に同期して
1H（Ｈは水平走査期間）期間に１回Ｎ型シリコン基板２
に印加するための基板パルスPsを発生する基板パルス発
生回路19と、この基板パルス発生回路19から出力される
基板パルスPsを基板端子21を介してＮ型シリコン基板２
に印加する駆動回路20とが設けられている。基板パルス
Psの低いレベル（第１レベル）VLは、第３図に実線ａで
示すように、Ｐ型領域５のポテンシャルが信号電荷蓄積
領域８のポテンシャルよりも浅くなりかつ信号電荷蓄積
領域８において信号電荷を蓄積できる電圧レベル（例え
ば、＋12V程度）とし、また基板パルスPsの高いレベル
（第２レベル）VHは、第３図に破線ｂで示すように、Ｐ
型領域５のポテンシャルが信号電荷蓄積領域８のポテン
シャルよりも深くなり、信号電荷蓄積領域８に蓄積され
た信号電荷をＮ型シリコン基板２に掃き出すことができ
る電圧レベル（例えば、＋27V程度）とする。
また、CCD撮像素子１の構成を示す第４図において、
水平シフトレジスタ部23の最終端に設けられた出力部24
の出力端子25には電圧計26が接続されている。この電圧
計26は、Ｎ型シリコン基板２に低レベルVLの電圧を印加
した通常動作時の出力電圧OUT1と、パルス幅が例えば２
μsec程度の高レベルVHの基板パルスPsを印加した電子
シャッタ動作時の出力電圧VOUT2とを計測するためのも
のである。
水平シフトレジスタ部23の最終端に設けられた出力部24
の出力端子25には電圧計26が接続されている。この電圧
計26は、Ｎ型シリコン基板２に低レベルVLの電圧を印加
した通常動作時の出力電圧OUT1と、パルス幅が例えば２
μsec程度の高レベルVHの基板パルスPsを印加した電子
シャッタ動作時の出力電圧VOUT2とを計測するためのも
のである。
次に、CCD撮像素子１のスミア量測定のための手順に
ついて説明する。
ついて説明する。
先ず、標準光量をCCD撮像素子１の全画角に照射しつ
つＮ型シリコン基板２に低レベルVLの電圧を印加し、こ
のときの出力部24の出力電圧を第１出力電圧VOUT1とし
て電圧計26により測定する（第１の行程）。ここに、標
準光量とは、例えば、感光部３を構成するホトセンサの
ダイナミックレンジの略半分に相当する光量である。
つＮ型シリコン基板２に低レベルVLの電圧を印加し、こ
のときの出力部24の出力電圧を第１出力電圧VOUT1とし
て電圧計26により測定する（第１の行程）。ここに、標
準光量とは、例えば、感光部３を構成するホトセンサの
ダイナミックレンジの略半分に相当する光量である。
次いで、標準光量の500倍程度の過大光量をCCD撮像素
子１の全画角に照射しつつＮ型シリコン基板２に全Ｈ期
間に亘って1H期間に１回、高レベルVHの基板パルスPsを
印加する。ここに、標準光量の500倍程度の過大光量と
は、1H期間に感光部３が飽和すると、ブルーミングとの
成分分離ができなくなるため、1H期間で感光部３が飽和
しない程度の光量である。この基板パルスPsの印加によ
り、第２図に破線ｂで示す如くポテンシャルバリヤーが
崩れ、感光部３（信号電荷蓄積領域８）に蓄積された信
号電荷（不要電荷）がＮ型シリコン基板２に掃き出され
るため、信号電荷が垂直シフトレジスタ部４に流れ込む
ことに起因するブルーミングの発生を阻止できることに
なる。この状態において、出力部24の出力電圧を第２出
力電圧VOUT2として電圧計26により測定する（第２の行
程）。
子１の全画角に照射しつつＮ型シリコン基板２に全Ｈ期
間に亘って1H期間に１回、高レベルVHの基板パルスPsを
印加する。ここに、標準光量の500倍程度の過大光量と
は、1H期間に感光部３が飽和すると、ブルーミングとの
成分分離ができなくなるため、1H期間で感光部３が飽和
しない程度の光量である。この基板パルスPsの印加によ
り、第２図に破線ｂで示す如くポテンシャルバリヤーが
崩れ、感光部３（信号電荷蓄積領域８）に蓄積された信
号電荷（不要電荷）がＮ型シリコン基板２に掃き出され
るため、信号電荷が垂直シフトレジスタ部４に流れ込む
ことに起因するブルーミングの発生を阻止できることに
なる。この状態において、出力部24の出力電圧を第２出
力電圧VOUT2として電圧計26により測定する（第２の行
程）。
そして、測定した第１出力電圧VOUT1及び第２出力電
圧VOUT2から次式に基づいてスミア量Ｓを求める（第３
の行程）。
圧VOUT2から次式に基づいてスミア量Ｓを求める（第３
の行程）。
Ｓ＝（VOUT2/VOUT1）×（1/500） このように、電子シャッタ機能付CCD撮像素子１にお
いて、電子シャッタ動作によってポテンシャルバリヤー
を強制的に崩すことにより、ブルーミングの発生を阻止
できることから、標準光量の500倍程度の過大光量を照
射してスミア量を測定できるため、従来のように水平シ
フトレジスタの駆動を停止しなくても、測定精度を上げ
ることができることになる。
いて、電子シャッタ動作によってポテンシャルバリヤー
を強制的に崩すことにより、ブルーミングの発生を阻止
できることから、標準光量の500倍程度の過大光量を照
射してスミア量を測定できるため、従来のように水平シ
フトレジスタの駆動を停止しなくても、測定精度を上げ
ることができることになる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、電子シャッタ
機能付固体撮像素子において、通常動作時の電子シャッ
タ動作時の出力部の各出力電圧をそれぞれ測定し、これ
ら測定値を算出パラメータとして用いてスミア量を求め
るようにしたことにより、過大光量を照射しても電子シ
ャッタ動作によってブルーミング成分の影響を受けるこ
となくスミア量を測定できるので、測定精度を上げるこ
とができる利点がある。
機能付固体撮像素子において、通常動作時の電子シャッ
タ動作時の出力部の各出力電圧をそれぞれ測定し、これ
ら測定値を算出パラメータとして用いてスミア量を求め
るようにしたことにより、過大光量を照射しても電子シ
ャッタ動作によってブルーミング成分の影響を受けるこ
となくスミア量を測定できるので、測定精度を上げるこ
とができる利点がある。
第１図は、本発明によるスミア量測定方法が適用される
CCD撮像素子及びその駆動系の構成図、 第２図は、スミア量測定時のタイムチャート、 第３図は、感光部の縦方向のポテンシャル分布図、 第４図は、インターライン転送方式CCD撮像素子の構成
図である。 １……CCD撮像素子,2……Ｎ型シリコン基板， ３……感光部,4……垂直シフトレジスタ部， ８……信号電荷蓄積領域,13……転送電極， 17……ゲート電極,21……基板端子， 23……水平シフトレジスタ部， 24……出力部。
CCD撮像素子及びその駆動系の構成図、 第２図は、スミア量測定時のタイムチャート、 第３図は、感光部の縦方向のポテンシャル分布図、 第４図は、インターライン転送方式CCD撮像素子の構成
図である。 １……CCD撮像素子,2……Ｎ型シリコン基板， ３……感光部,4……垂直シフトレジスタ部， ８……信号電荷蓄積領域,13……転送電極， 17……ゲート電極,21……基板端子， 23……水平シフトレジスタ部， 24……出力部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 17/00 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】感光部に蓄積された信号電荷を基板に掃き
出すようになされた電子シャッタ機能付固体撮像素子に
おいて、 前記固体撮像素子に標準光量を照射しつつ前記基板に所
定の第１レベルの電圧を印加して出力部の出力電圧を第
１出力電圧として測定する第１の行程と、 前記固体撮像素子に前記標準光量のＮ倍の過大光量を照
射しつつ前記基板に前記第１レベルよりも高い第２レベ
ルの電圧を印加して出力部の出力電圧を第２出力電圧と
して測定する第２の行程と、 前記第２出力電圧を前記第１出力電圧で割った値を1/N
倍することによってスミア量を求める第３行程と からなることを特徴とするスミア量測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258514A JP2853310B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像素子のスミア量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258514A JP2853310B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像素子のスミア量測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04135389A JPH04135389A (ja) | 1992-05-08 |
| JP2853310B2 true JP2853310B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17321270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2258514A Expired - Fee Related JP2853310B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像素子のスミア量測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853310B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07161958A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2258514A patent/JP2853310B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04135389A (ja) | 1992-05-08 |
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