JPH01303975A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH01303975A
JPH01303975A JP63135864A JP13586488A JPH01303975A JP H01303975 A JPH01303975 A JP H01303975A JP 63135864 A JP63135864 A JP 63135864A JP 13586488 A JP13586488 A JP 13586488A JP H01303975 A JPH01303975 A JP H01303975A
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JP
Japan
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shift register
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vertical
video signal
vertical shift
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JP63135864A
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Yasutaka Nakashiba
康隆 中柴
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NEC Corp
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NEC Corp
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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〕 本発明は固体撮像素子に関し、特にそのホトセンサの採
光時間を制御する電子シャッターの構造に関する。
〔従来の技術〕
この種の従来の固体撮像素子のブロック図を第7図に、
セル部の平面図を第8図(a)に、垂直レジスタの断面
図(第8図(a)のY−Y’線断面図)を第8図(b)
に、電子シャッタ動作時の垂直シフトレジスタ2の読出
転送ゲートに印加されるクロックパルスの一例を第11
図に、通常動作時の垂直シフトレジスタ2の読出兼転送
ゲートに印加されるクロックパルスの一例を第12図に
、垂直転送時各ゲートに印加されるクロックパルスφV
、〜φv4の信号波形を第9図に、垂直転送時のポテン
シャル分布推移図を第10図に示す。
複数個のホトセンサ1が複数列に形成され、そのホトセ
ンサ1の各縦配列と近接平行して、読出兼転送ゲート1
1’、12’と転送ゲート21’ 、22’を交互に配
置して構成される垂直シフトレジスタ2がそれぞれ形成
され、その垂直シフトレジスタ2の各一端に水平シフト
レジスタ3が形成され、その一端に信号出力部5が、形
成されている。
ホトセンサ1に入射した光の光量に応じて信号電荷が、
ホトセンサ1に蓄積され、第12図に示した読み出しパ
ルスV 11□(約15V)により垂直シフトレジスタ
2に読み出される。垂直シフトレジスタ2の全電荷パタ
ーンは、第9図に示したクロックパルスにより、第10
図に示したように、行単位で、−水平走査線毎に水平シ
フI・レジスタ3に並列転送され信号出力部5より順次
ビデオ信号として出力される。
また、電子シャッタ動作の場合には、垂直ブランキング
期間内にそれまでホトセンサ1に蓄積されていた不要な
映像信号電荷は、第11図に示した不要電荷読み出しパ
ルスV n′l  により垂直シフトレジスタ2に読み
出され、通常のクロックパルスの50〜100倍の周波
数の高速掃き出しパルス7による高速動作で垂直シフト
レジスタ2の水平シフトレジスタ3と反対側に設けられ
た掃き出しドレイン6に除去されホトセンサ1の採光時
間Tを経た後、映像信号の信号電荷は読み出しパルス■
!(2により垂直シフトレジスタ2に読み出され、以下
前述と同様の動作により、順次信号出力部4よりビデオ
信号として出力される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の固体撮像素子は、不要な映像信号の信号
電荷を垂直ブランキング期間内に通常のクロックパルス
の50〜100倍の周波数の高速度の転送により、垂直
シフトレジスタの一端に設けられた掃き出しドレインに
転送するため、本来垂直シフトレジスタが有しているバ
イアスチャージ的存在である暗電流も同時に除去され、
映像信号の上下方向にシェーディングが発生したり、順
方向の転送不良が生じたり、また不用電荷の掃き出し不
良が生じたりするという動作上の欠点があり、またテレ
ビジョンカメラシステムとして使用した場合、消費電力
が非常に大きくなるという欠点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の固体撮像素子は、入射光量に応じて信号電荷を
蓄積するホトセンサを複数個配置したホトセンサ列、前
記ホトセンサから信号電荷を読出す読出兼転送ゲート、
第1〜第3の転送ゲートの組を前記各ホトセンサ列と平
行に配置してなる垂直シフトレジスタ、不要な信号電荷
を排出する掃き出しドレイン及び前記掃き出しドレイン
と面記垂直シフトレジスタの出力段間に設けられた第4
の転送ゲートからなる画素列を複数個有し、行単位で一
水平走査線毎に前記垂直シフトレジスタより転送されて
くる信号電荷を順次転送する水平シフトレジスタと、前
記水平シフトレジスタの出力段に接続された信号出力部
とを有している。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図(
a)はこの実施例のセル部を示す平面図、第2図(b)
は第2図(a)のY−Y’線断面図、第3図(a)はこ
の実施例の掃き出しドレインを示す平面図、第3図(b
)は第3図(a)のx−x′線断面図である。
この実施例は、入射光量に応じて信号電荷を蓄積するホ
トセンサ1を複数個配置したポ1〜センサ列、ホトセン
サ1から信号電荷を読出す読出兼転送ゲート11、第1
〜第3の転送ゲート21−1〜21−3の組を各ホトセ
ンサ列と平行に配置してなる垂直シフトレジスタ2、不
要な信号電荷を排出する掃き出しドレイン6及び掃き出
しドレイン6と垂直シフトレジスタ2の出力段間に設け
られた第4の転送ゲート30からなる画素列を複数個有
し、行単位で一水平走査線毎に垂直シフトレジスタ6よ
り転送されてくる信号電荷を順次転送する水平シフトレ
ジスタ3と、水平シフトレジスタ3の出力段に接続され
た信号出力部4とを有している。
次に、この実施例の゛動作について説明する。
第4図は、この実施例において、垂直転送時各ゲートに
印加されるクロックパルスφVll〜φV141 +J
sV21〜φ24の信号波形図、第5図は同じく垂直転
送時のポテンシャル分布推移図、第6UTA(a)は同
じく電子シャッタ動作時の垂直シフトレジスタの読出転
送ゲートに印加されるクロックパルスの一例を示す信号
波形図、第6図(b)は同じく通常動作時の垂直シフト
レジスタの続出兼転送ゲートに印加されるクロックパル
スの一例を示す信号波形図、第6図(c)は第4の転送
ゲートに印加されるクロックパルスの信号波形図である
まず電子シャッタ動作について説明すると、ホトセンサ
1に蓄積されていた不要な映像信号の信号電荷は、第6
図(a)に示すように、垂直ブランキング期間内に、読
出しパルスV□1(約15■)を読出兼転送ゲート11
.12.・・・に加えると、垂直シフトレジスタ2に読
み出され、ホトセンサ1の採光時間Tが終るまでの間に
1サイクル分転送される。ホトセンサの採光時間Tが経
過すると、ホトセンサに採光時間Tの間に蓄積された電
荷が映像信号の信号電荷として読出しパルスV112に
より垂直レジスタ2に読み出される。
垂直シフトレジスタ2上に存在する不要な映像信号の信
号電荷(第5図にeで示す)と映像信号の信号電荷(第
5図に○で示す)は、第4図に示したような位相関係を
有する従来のクロック周波数の2倍の周波数で第5図に
示した様に同時に水平シフトレジスタに向い転送される
第4の転送ゲート30には第6図(c)に示した様なり
ロックパルスが印加されているが、不要な映像信号の信
号電荷が転送されて来たタイミングで不要電荷掃き出し
パルス■14.によりゲートをオンさせ、不要な映像信
号の信号電荷を近接して設けられた掃き出しドレイン6
に除去し映像信号の信号電荷が転送されて来たタイミン
グでは、VM3のクロックパルスレベル(約O■)を使
用し掃き出しドレイン6に除去されないようにすれば一
水平走査線毎に水平シフトレジスタ3に転送され順次信
号出力部4よりビデオ信号として出力される。
尚、第6図(b)に示した様な不要電荷読み出しパルス
を挿入しないクロックパルスを用いることにより通常動
作も可能であることは、改めて詳述するまでもないこと
である。
通常動作は従来例の2倍のクロック周波数となるが、電
子シャッタ動作も同じ周波数で垂直シフ1〜レジスタを
駆動すればよく、従来例より一桁以上も低い周波数でよ
いので、消費電力は著しく低くなる。
又、不要な映像信号の信号電荷だけを逆方向に転送する
ものではないので、従来のような逆方向転送に起因する
上F方向のシューディングや転送不良が発生することは
ない。
〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明はホトセンサから信号電荷を
読出す転送ゲート、第1〜第3の転送ゲートの組を含ん
でなる垂直シフトレジスタの出力段に第4の転送ゲート
と掃き出しドレインを配置することにより、映像信号の
信号電荷と不要な映像信号の信号電荷を個別に蓄積し、
同時に転送して、信号電荷を水平シフトレジスタに転送
する前に不要な映像信号の信号電荷のみを掃き出しドレ
インに除去することにより、従来の固体撮像素子に比ベ
ジェーディング、転送不良を抑圧することが出来るばか
りでなく、テレビジョンカメラシステムとして使用した
場合、低消費電力の安定した電子シャッタシステムを提
供することが出来るという効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図(
a)は一実施例のセル部を示す平面図、第2図(b)は
第2図(a)のY−Y′線断面図、第3図(a)は一実
施例の掃き出しドレインを示す平面図、第3図(b)は
第3図(a)のx−x′線断面図、第4図は一実施例に
おいて垂直転送時各ゲートに印加されるクロックパルス
φVll 〜φV14  、φV21〜φ24の信号波
形図、第5図は一実施例における垂直転送時のポテンシ
ャル分布推移図、第6図(a)は一実施例の電子シャッ
タ動作時の続出兼転送ゲートに印加されるクロックパル
スの信号波形図、第6図(b)は一実施例の通常動作時
の読出兼転送ゲートに印加されるクロックパルスの信号
波形図、第6図(c)は第4の転送ゲートに印加される
クロックパルスの信号波形図である。
第7図は従来例を示すブロック図、第8図(a)は従来
例のセル部を示す平面図、第8図(b)は第8図<a)
のY−Y’線断面図2第9図は従来例において垂直転送
時各ゲートに印加されるクロックパルスφV、〜φv4
の信号波形図、第10図は従来例の垂直転送時のポテン
シャル分布推移図、第11図は従来例の電子シャッタ動
作時の読出兼転送ゲートに印加されるクロックパルスの
信号波形図、第12図は垂直転送時各ゲートに印加され
るクロックパルスφVl〜φv4の信号波形図である。
1・・・ホトセンサ、2・・・垂直シフトレジスタ、3
・・・水平シフトレジスタ、4・・・信号出力部、5・
・・チャンネルストッパ、6・・・掃き出しドレイン、
7・・・高速掃き出しパルス、8−1・・・ゲート酸化
膜、8−2・・・カバー酸化膜、9・・・N型層、10
・・・P型シリコン基板、11.11”・・・読出兼転
送ゲート、21−1.22−1.23−1・・・第1の
転送ゲート、21−2.22−2.23−2・・・第2
の転送ゲート、21−3.22−3.23−3・・・第
3の転送ゲート、21’、22′・・・転送ゲート、3
0・・・第4の転送ゲート。
尤7圓 if  62Bf、41!; H−一 ’)h11圀 一1牟、jl、プレンヤンク1方ルi→箭tZ圀

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  入射光量に応じて信号電荷を蓄積するホトセンサを複
    数個配置したホトセンサ列、前記ホトセンサから信号電
    荷を読出す読出兼転送ゲート、第1〜第3の転送ゲート
    の組を前記各ホトセンサ列と平行に配置してなる垂直シ
    フトレジスタ、不要な信号電荷を排出する掃き出しドレ
    イン及び前記掃き出しドレインと前記垂直シフトレジス
    タの出力段間に設けられた第4の転送ゲートからなる画
    素列を複数個有し、行単位で一水平走査線毎に前記垂直
    シフトレジスタより転送されてくる信号電荷を順次転送
    する水平シフトレジスタと、前記水平シフトレジスタの
    出力段に接続された信号出力部とを有していることを特
    徴とする固体撮像素子。
JP63135864A 1988-06-01 1988-06-01 固体撮像素子 Expired - Lifetime JPH0748828B2 (ja)

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JPH0748828B2 JPH0748828B2 (ja) 1995-05-24

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