JPH0153551B2 - - Google Patents
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- JPH0153551B2 JPH0153551B2 JP55122192A JP12219280A JPH0153551B2 JP H0153551 B2 JPH0153551 B2 JP H0153551B2 JP 55122192 A JP55122192 A JP 55122192A JP 12219280 A JP12219280 A JP 12219280A JP H0153551 B2 JPH0153551 B2 JP H0153551B2
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- stage
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- integrated circuit
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
-
- 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
-
- 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
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- 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
- H04N3/155—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor
- H04N3/1568—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor for disturbance correction or prevention within the image-sensor, e.g. biasing, blooming, smearing
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は２次元半導体画像センサを持つ集積
回路において、各個のセンサ素子が行および列に
配置され、列線が備えられ、之はその横に存在す
るセンサ素子と接続され、列線と第１のアナログ
シフトレジスタの段との間に、バリヤ素子、第１
の蓄積コンデンサおよび第１のトランスフアゲー
トが備えられたものに関する。
回路において、各個のセンサ素子が行および列に
配置され、列線が備えられ、之はその横に存在す
るセンサ素子と接続され、列線と第１のアナログ
シフトレジスタの段との間に、バリヤ素子、第１
の蓄積コンデンサおよび第１のトランスフアゲー
トが備えられたものに関する。
この形式の集積回路は西ドイツ国特許出願公開
第2642166号公報および西ドイツ国特許第2611771
号明細書から公知である。上記公開公報によれ
ば、センサ信号の読出しに対する短か過ぎる測定
時間間隔において、列線およびバリヤ素子（限界
値素子）を介して、シフトレジスタの段に不完全
な電荷伝送が生じ得、その際残留する電荷は画像
センサの直ぐ次の行に読出しの際、次の電荷伝送
に影響する。之は特に例えばテレビジヨン標準の
時間条件に対応して、画行の走査および読出しに
対し主として64μsが使用され、その中の12μsが２
個の行信号の間の走査間隔に含まれる場合にそう
である。この12μs中にセンサ行の信号が、バリヤ
素子を経てシフトレジスタに並列に伝送される。
第2642166号公報および西ドイツ国特許第2611771
号明細書から公知である。上記公開公報によれ
ば、センサ信号の読出しに対する短か過ぎる測定
時間間隔において、列線およびバリヤ素子（限界
値素子）を介して、シフトレジスタの段に不完全
な電荷伝送が生じ得、その際残留する電荷は画像
センサの直ぐ次の行に読出しの際、次の電荷伝送
に影響する。之は特に例えばテレビジヨン標準の
時間条件に対応して、画行の走査および読出しに
対し主として64μsが使用され、その中の12μsが２
個の行信号の間の走査間隔に含まれる場合にそう
である。この12μs中にセンサ行の信号が、バリヤ
素子を経てシフトレジスタに並列に伝送される。
読出しを促進するため前記西ドイツ国公開公報
によれば、バリヤ素子とセンサ信号が読込まれる
所のシフトレジスタの各段との間に、蓄積コンデ
ンサが挿入され、之がトランスフアゲートを経て
シフトレジスタ段の入力と接続される。他方にお
いて西ドイツ国特許第2611771号明細書の２次元
画像センサを持つ回路においては、２個のシフト
レジスタが並置され、妨害信号により影響された
センサ信号の読出しのため、第１シフトレジスタ
中において第１の読出し過程は列線を介して行わ
れ、それに続いて零信号すなわち妨害信号の読出
しのための第２の読出し過程が行われる。零信号
は第２シフトレジスタの段に伝達される。両シフ
トレジスタの出力に差形成段が存在し、之は同じ
列線を経て導出された２個の信号から、妨害の無
いセンサ信号を導出する。
によれば、バリヤ素子とセンサ信号が読込まれる
所のシフトレジスタの各段との間に、蓄積コンデ
ンサが挿入され、之がトランスフアゲートを経て
シフトレジスタ段の入力と接続される。他方にお
いて西ドイツ国特許第2611771号明細書の２次元
画像センサを持つ回路においては、２個のシフト
レジスタが並置され、妨害信号により影響された
センサ信号の読出しのため、第１シフトレジスタ
中において第１の読出し過程は列線を介して行わ
れ、それに続いて零信号すなわち妨害信号の読出
しのための第２の読出し過程が行われる。零信号
は第２シフトレジスタの段に伝達される。両シフ
トレジスタの出力に差形成段が存在し、之は同じ
列線を経て導出された２個の信号から、妨害の無
いセンサ信号を導出する。
この発明の目的は、西ドイツ国特許第2611771
号明細書に対応するセンサ行の２重読出しを、簡
単な読出しのための西ドイツ国公開公報第
2642166号による回路によつて達成される如き、
短かい時間間隔をもつて遂行することにある。こ
の目的を達成するためこの発明によれば第２の蓄
積コンデンサが備えられ、之は第１のトランスフ
アゲートに横方向に隣接して配置され、第２蓄積
コンデンサは第２のトランスフアゲートを介し
て、第１のアナログシフトレジスタの段と直列に
接続され、しかして第１シフトレジスタの他に第
２アナログシフトレジスタが配置され、それの後
は第１シフトレジスタの対応する段と、第３トラ
ンスフアゲートを介して直列に接続されるように
するのである。この発明の目的は更に特許請求の
範囲第２項或は第３項に記載する特徴によつても
達成することができる。
号明細書に対応するセンサ行の２重読出しを、簡
単な読出しのための西ドイツ国公開公報第
2642166号による回路によつて達成される如き、
短かい時間間隔をもつて遂行することにある。こ
の目的を達成するためこの発明によれば第２の蓄
積コンデンサが備えられ、之は第１のトランスフ
アゲートに横方向に隣接して配置され、第２蓄積
コンデンサは第２のトランスフアゲートを介し
て、第１のアナログシフトレジスタの段と直列に
接続され、しかして第１シフトレジスタの他に第
２アナログシフトレジスタが配置され、それの後
は第１シフトレジスタの対応する段と、第３トラ
ンスフアゲートを介して直列に接続されるように
するのである。この発明の目的は更に特許請求の
範囲第２項或は第３項に記載する特徴によつても
達成することができる。
この発明による利点は特に、２重読出しにより
得られる妨害排除が、単一の読出しに対し同じ条
件で２倍の時間消費にかかわらず、西ドイツ国特
許出願公開第2642166号公報による迅速な読出し
方法においても使用される点にある。
得られる妨害排除が、単一の読出しに対し同じ条
件で２倍の時間消費にかかわらず、西ドイツ国特
許出願公開第2642166号公報による迅速な読出し
方法においても使用される点にある。
次にこの発明を図面について詳説する。
第１図はこの発明の第１実施例の線図的表示、
第２図は第１図の部分回路の断面表示、第３図は
第１図および第２図による回路の説明のための電
圧−時間ダイヤグラム、第４図は第２図に示す部
分回路に対する第１の変形、第５図は第４図の説
明のための電圧−時間ダイヤグラム、第６図は第
２図の部分回路に対する第２の変形、第７図は第
６図の説明のための電圧−時間ダイヤグラム、第
８図は第２図の部分回路に対する第３の変形を示
す。
第２図は第１図の部分回路の断面表示、第３図は
第１図および第２図による回路の説明のための電
圧−時間ダイヤグラム、第４図は第２図に示す部
分回路に対する第１の変形、第５図は第４図の説
明のための電圧−時間ダイヤグラム、第６図は第
２図の部分回路に対する第２の変形、第７図は第
６図の説明のための電圧−時間ダイヤグラム、第
８図は第２図の部分回路に対する第３の変形を示
す。
第１図に示す回路において、２次元画像セン
サ、およびそれに所属する読出し装置は、ドープ
された半導体例えばＰ−伝導形のシリコン上にモ
ノリシツクに集積される。画像センサは図を簡単
にするため９個のセンサ素子を持ち、それらが３
行、３列に配置される。しかし一般にこの種の画
像センサは行および列毎に100個若しくはそれ以
上の素子を持つ。第１行のセンサ素子は共通の行
線１０と接続され、之はデイジタルシフトレジス
タ１２の出力１１に導かれる。出力１１を介して
行１０の全素子が同時に選出可能である。類似の
仕方で残りの行のセンサ素子もその行線を介し
て、行線に各個に所属するシフトレジスタ１２の
出力と接続される。
サ、およびそれに所属する読出し装置は、ドープ
された半導体例えばＰ−伝導形のシリコン上にモ
ノリシツクに集積される。画像センサは図を簡単
にするため９個のセンサ素子を持ち、それらが３
行、３列に配置される。しかし一般にこの種の画
像センサは行および列毎に100個若しくはそれ以
上の素子を持つ。第１行のセンサ素子は共通の行
線１０と接続され、之はデイジタルシフトレジス
タ１２の出力１１に導かれる。出力１１を介して
行１０の全素子が同時に選出可能である。類似の
仕方で残りの行のセンサ素子もその行線を介し
て、行線に各個に所属するシフトレジスタ１２の
出力と接続される。
各センサ列に対しそれぞれ１本の列線例えば１
３が備えられ、之は同じ列の全センサ素子と接続
可能であり、しかしてクロツクパルス電圧φRを
印加されるトランジスタTRを介して、参照電位
VRにある所の端子１４と接続される。残りの列
線はやはりその横に配置されたセンサ素子と接続
可能であり、かつトランジスタを介して端子１４
に導かれる。列線１３は更に半導体１の境界面に
備えられた領域１５と接続され、この領域は境界
面と反対の伝導形を持つ。領域１５のそばに存在
する半導体領域はゲートBEにより蔽われ、之は
その端子１６を介してクロツクパルス電圧φBE
を印加され、かつ薄い絶縁層例えばSiO2により
半導体の境界面から分離される。ゲートBEは、
φBEの振幅が低いトランスフア電流が生ずるよ
うに低く選定されたとき、バリヤ素子となる。ゲ
ートBEはまた領域１５と一緒にトランジスタと
して理解することもでき、之はφBEの振幅によ
り、飽和領域にある動作点にあり、低いドレイン
電流を決定する。同じ仕方で他の列線も半導体領
域１５′…と接続され、その際ゲートBEはこの領
域のそばにも配置される。
３が備えられ、之は同じ列の全センサ素子と接続
可能であり、しかしてクロツクパルス電圧φRを
印加されるトランジスタTRを介して、参照電位
VRにある所の端子１４と接続される。残りの列
線はやはりその横に配置されたセンサ素子と接続
可能であり、かつトランジスタを介して端子１４
に導かれる。列線１３は更に半導体１の境界面に
備えられた領域１５と接続され、この領域は境界
面と反対の伝導形を持つ。領域１５のそばに存在
する半導体領域はゲートBEにより蔽われ、之は
その端子１６を介してクロツクパルス電圧φBE
を印加され、かつ薄い絶縁層例えばSiO2により
半導体の境界面から分離される。ゲートBEは、
φBEの振幅が低いトランスフア電流が生ずるよ
うに低く選定されたとき、バリヤ素子となる。ゲ
ートBEはまた領域１５と一緒にトランジスタと
して理解することもでき、之はφBEの振幅によ
り、飽和領域にある動作点にあり、低いドレイン
電流を決定する。同じ仕方で他の列線も半導体領
域１５′…と接続され、その際ゲートBEはこの領
域のそばにも配置される。
センサ素子２は例えばホトダイオード２ａから
成り、之はそれぞれ電界効果トランジスタ２ｂの
ソース−ドレイン区間を経て、所属の列線と接続
される。その際２ｂのゲートは所属の行線に接続
される。他方においてセンサ素子２はまたMISコ
ンデンサから成り、或は２個の並置されたMIS−
コンデンサを持つCID素子として構成することが
できる。上記のセンサ素子はすべて公知であり、
例えばP.G.Jespers著“Solid State Imaging”
Noordhof出版社、ライデン市、オランダ国、お
よびS.Ohba著“A1024Element Linear CCD
Sensor with ａ new phot−diode structure”
Proc.IEDM 1977年、ワシントン市、頁538〜541
がある。ホトダイオードを使用する場合、一様な
スペクトル感度の利点が得られる。
成り、之はそれぞれ電界効果トランジスタ２ｂの
ソース−ドレイン区間を経て、所属の列線と接続
される。その際２ｂのゲートは所属の行線に接続
される。他方においてセンサ素子２はまたMISコ
ンデンサから成り、或は２個の並置されたMIS−
コンデンサを持つCID素子として構成することが
できる。上記のセンサ素子はすべて公知であり、
例えばP.G.Jespers著“Solid State Imaging”
Noordhof出版社、ライデン市、オランダ国、お
よびS.Ohba著“A1024Element Linear CCD
Sensor with ａ new phot−diode structure”
Proc.IEDM 1977年、ワシントン市、頁538〜541
がある。ホトダイオードを使用する場合、一様な
スペクトル感度の利点が得られる。
ゲートBEの領域１５と反対の側にMIS−コン
デンサKo1が配置され、その外部電極が端子１７
を経て、パルス電圧φKO1を印加される。続いてト
ランスフアゲートTG１，MIS−コンデンサKo2
およびトランスフアゲートTG２が存在し、これ
らにパルス電圧φTG1，φKO2，φTG2が印加される。
コンデンサKo2はトランスフアゲートTG２を介
して、CTDシフトレジスタ（電荷転送デバイス）
Ｌ１の第１トランスフア電極Ｅ１１の下方の半導
体領域と接続される。第１の４個の電極から成る
所の、４相動作で作動するシフトレジスタＬ１の
段は、列線１３に所属する。他の列線にはそれぞ
れ、２個のMIS−コンデンサおよび２個のトラン
スフアゲート並にシフトレジスタＬ１のそれぞれ
の段の対応する直列接続が所属する。
デンサKo1が配置され、その外部電極が端子１７
を経て、パルス電圧φKO1を印加される。続いてト
ランスフアゲートTG１，MIS−コンデンサKo2
およびトランスフアゲートTG２が存在し、これ
らにパルス電圧φTG1，φKO2，φTG2が印加される。
コンデンサKo2はトランスフアゲートTG２を介
して、CTDシフトレジスタ（電荷転送デバイス）
Ｌ１の第１トランスフア電極Ｅ１１の下方の半導
体領域と接続される。第１の４個の電極から成る
所の、４相動作で作動するシフトレジスタＬ１の
段は、列線１３に所属する。他の列線にはそれぞ
れ、２個のMIS−コンデンサおよび２個のトラン
スフアゲート並にシフトレジスタＬ１のそれぞれ
の段の対応する直列接続が所属する。
シフトレジスタＬ１のそばに第２のCTD−シ
フトレジスタＬ２が配置され、之はＬ１からトラ
ンスフアゲートTG３により分離される。シフト
レジスタの延長された電極の下方に、クロツクパ
ルスφTG3の印加の際Ｌ１とＬ２の間に電荷伝達が
生じ得る。Ｌ２のトランスフア電極はＬ１の電極
のようにクロツクパルス電圧φ1乃至φ4を印加さ
れる。Ｌ１およびＬ２の出力段は詳細に図示せ
ず、むしろ第１図により差形成回路１９例えば差
増幅器を持つ所のブロツク１８中に包含される。
差形成回路１９の出力は全回路出力２０を表わ
す。
フトレジスタＬ２が配置され、之はＬ１からトラ
ンスフアゲートTG３により分離される。シフト
レジスタの延長された電極の下方に、クロツクパ
ルスφTG3の印加の際Ｌ１とＬ２の間に電荷伝達が
生じ得る。Ｌ２のトランスフア電極はＬ１の電極
のようにクロツクパルス電圧φ1乃至φ4を印加さ
れる。Ｌ１およびＬ２の出力段は詳細に図示せ
ず、むしろ第１図により差形成回路１９例えば差
増幅器を持つ所のブロツク１８中に包含される。
差形成回路１９の出力は全回路出力２０を表わ
す。
第２図は第１図の回路の−線に沿う横断面
を示す。ここで回路部分１３，BE，KO１，TG
１，KO２，TG２，Ｅ１１，TG３，およびＥ２
１は、既述の半導体を蔽う絶縁層４上に設けら
れ、かつ中間絶縁により互に分離される。
を示す。ここで回路部分１３，BE，KO１，TG
１，KO２，TG２，Ｅ１１，TG３，およびＥ２
１は、既述の半導体を蔽う絶縁層４上に設けら
れ、かつ中間絶縁により互に分離される。
１つの行のセンサ素子の読出しのため、之は導
通されたトランジスタ２ｂおよびTRを介して参
照電位VRにリセツトされる。続いてトランジス
タTRが再び閉塞され、よつて列線およびホトダ
イオードは外部の電位により自由にされる（“フ
ローチング”状態）。ホトダイオードにおいて光
学的に発生された電荷キヤリアは、今やトランジ
スタ２ｂが阻止されるまでの間列線の電位を低下
させる。トランジスタTRの阻止と２ｂの阻止と
の間の時間間隔は積分時間と呼ばれる。積分時間
の終りに達する電位低下は列線に伝達され、従つ
て領域１５にも伝えられる。之は領域１５から
BEの下の電位障壁を越えて蓄積コンデンサKo1
へ電荷転送に作用し、このコンデンサはこの際電
圧φKO1を印加される。φKO1の側縁２２およびφTG2
のクロツクパルスの出現の際、Ko1中に蓄積され
た電荷はKo2に伝えられ、Ko2はこの際電圧φKO2
にある。
通されたトランジスタ２ｂおよびTRを介して参
照電位VRにリセツトされる。続いてトランジス
タTRが再び閉塞され、よつて列線およびホトダ
イオードは外部の電位により自由にされる（“フ
ローチング”状態）。ホトダイオードにおいて光
学的に発生された電荷キヤリアは、今やトランジ
スタ２ｂが阻止されるまでの間列線の電位を低下
させる。トランジスタTRの阻止と２ｂの阻止と
の間の時間間隔は積分時間と呼ばれる。積分時間
の終りに達する電位低下は列線に伝達され、従つ
て領域１５にも伝えられる。之は領域１５から
BEの下の電位障壁を越えて蓄積コンデンサKo1
へ電荷転送に作用し、このコンデンサはこの際電
圧φKO1を印加される。φKO1の側縁２２およびφTG2
のクロツクパルスの出現の際、Ko1中に蓄積され
た電荷はKo2に伝えられ、Ko2はこの際電圧φKO2
にある。
この電荷伝達の後同じホトダイオードにおいて
第２回の読出し過程が行われ、この目的でホトダ
イオードは電位VRにリセツトされる。この際列
線上に生じる電位低下は、今や積分時間が著しく
短かいため既述の零信号に対応する。この零信号
はセンサに固有の妨学信号から成り、第１回の読
出し過程の際センサ信号に重畳されていた零信号
は第３図に２４で示す所の第２のクロツクパルス
φBEの出現の際コンデンサKo1に伝達され、その
際コンデンサKo1にクロツクパルス２５が導入さ
れる。φKO2の側縁およびクロツクパルスφTG2によ
り、最初に読出された信号電荷はＬ１のトランス
フア電極Ｅ１１の下に転送され、この電極は電圧
φ11にある。φ11の側縁２７およびクロツクパルス
φGT３により電荷は最後に、Ｌ２の電圧φ21にある
所のトランスフア電極Ｅ２１の下に達する。φKO1
の側縁２８はクロツクパルスφTG1と一緒に、零信
号電荷のKo2への伝達に、および側縁２９はクロ
ツクパルスφTG2と一緒に、Ko2からφ11にある電
極Ｅ１１の下の半導体領域中に更に電荷の伝達に
作用する。
第２回の読出し過程が行われ、この目的でホトダ
イオードは電位VRにリセツトされる。この際列
線上に生じる電位低下は、今や積分時間が著しく
短かいため既述の零信号に対応する。この零信号
はセンサに固有の妨学信号から成り、第１回の読
出し過程の際センサ信号に重畳されていた零信号
は第３図に２４で示す所の第２のクロツクパルス
φBEの出現の際コンデンサKo1に伝達され、その
際コンデンサKo1にクロツクパルス２５が導入さ
れる。φKO2の側縁およびクロツクパルスφTG2によ
り、最初に読出された信号電荷はＬ１のトランス
フア電極Ｅ１１の下に転送され、この電極は電圧
φ11にある。φ11の側縁２７およびクロツクパルス
φGT３により電荷は最後に、Ｌ２の電圧φ21にある
所のトランスフア電極Ｅ２１の下に達する。φKO1
の側縁２８はクロツクパルスφTG1と一緒に、零信
号電荷のKo2への伝達に、および側縁２９はクロ
ツクパルスφTG2と一緒に、Ko2からφ11にある電
極Ｅ１１の下の半導体領域中に更に電荷の伝達に
作用する。
Ｅ２１およびＥ１１の下方に蓄えられた電荷お
よびＬ１，Ｌ２の残りの段中に蓄積された、他の
列線に起因する対応する電荷の読出しは、電圧φ
１乃至φ４（そのクロツクパルスφ１のみを第３
図に示す）によつて行われる。
よびＬ１，Ｌ２の残りの段中に蓄積された、他の
列線に起因する対応する電荷の読出しは、電圧φ
１乃至φ４（そのクロツクパルスφ１のみを第３
図に示す）によつて行われる。
コンデンサKo2からＥ２１の下の領域への信号
電荷、およびＥ１１の下の領域への零信号電荷が
転送される時間空間Ｔ２（第３図）は、例えば２
個のテレビジヨン行の間の１２μsの走査間〓から
成る。テレビジヨン行の残りの部分に対応し、従
つて52μsを持つ時間空間Ｔ１はKo2へのセンサ信
号の蓄積に対して利用される。Ko1への零信号の
蓄積は部分的に時間間隔Ｔ２中に行われる。シフ
トレジスタＬ１，Ｌ２の読出しは時間間隔Ｔ２後
に行われ、次に続く時間間隔Ｔ２の開始まで継続
できる。Ｔ１はＴ２より著しく長いので、センサ
信号電荷の比較的緩漫な伝達が、BEの電位障壁
を越えて蓄積コンデンサKo1へ行われ、よつて伝
達損失が充分に排除される。
電荷、およびＥ１１の下の領域への零信号電荷が
転送される時間空間Ｔ２（第３図）は、例えば２
個のテレビジヨン行の間の１２μsの走査間〓から
成る。テレビジヨン行の残りの部分に対応し、従
つて52μsを持つ時間空間Ｔ１はKo2へのセンサ信
号の蓄積に対して利用される。Ko1への零信号の
蓄積は部分的に時間間隔Ｔ２中に行われる。シフ
トレジスタＬ１，Ｌ２の読出しは時間間隔Ｔ２後
に行われ、次に続く時間間隔Ｔ２の開始まで継続
できる。Ｔ１はＴ２より著しく長いので、センサ
信号電荷の比較的緩漫な伝達が、BEの電位障壁
を越えて蓄積コンデンサKo1へ行われ、よつて伝
達損失が充分に排除される。
差形成回路１９中で到来する信号電荷および零
信号電荷から差信号が導出され、之は妨害を除去
されたセンサ信号を表わす。
信号電荷から差信号が導出され、之は妨害を除去
されたセンサ信号を表わす。
第４図に示す装置において蓄積コンデンサ
Ko1′は、ゲートBEおよびＬ１のトランスフア電
極BE１１間に備えられ、蓄積コンデンサKo2′は
BEおよびＬ１のＥ１１と同じ段に属するトラン
スフアゲート電極Ｅ１３の間に備えられる。蓄積
コンデンサおよびゲートBEの間に、１と反対に
ドープされた他の１５′および２個のトランスフ
アゲート電極TG４１，TG４２が備えられ、之
はそれぞれ蓄積コンデンサのそばにある。Ko1′，
Ko2′はトランスフアゲートTG１′を介して、Ｌ
１のトランスフアゲート段の異なる入力Ｅ１１，
Ｅ１３と接続され、それに対しシフトレジスタＬ
１，Ｌ２の互に対応する段はトランスフアゲート
TG５を介して、Ｌ１の各段の入力の１つの範囲
内で互に接続される。
Ko1′は、ゲートBEおよびＬ１のトランスフア電
極BE１１間に備えられ、蓄積コンデンサKo2′は
BEおよびＬ１のＥ１１と同じ段に属するトラン
スフアゲート電極Ｅ１３の間に備えられる。蓄積
コンデンサおよびゲートBEの間に、１と反対に
ドープされた他の１５′および２個のトランスフ
アゲート電極TG４１，TG４２が備えられ、之
はそれぞれ蓄積コンデンサのそばにある。Ko1′，
Ko2′はトランスフアゲートTG１′を介して、Ｌ
１のトランスフアゲート段の異なる入力Ｅ１１，
Ｅ１３と接続され、それに対しシフトレジスタＬ
１，Ｌ２の互に対応する段はトランスフアゲート
TG５を介して、Ｌ１の各段の入力の１つの範囲
内で互に接続される。
トランスフアゲートTG４１，TG４２はクロ
ツクパルス電圧φTG４１，φTG４２を印加され、蓄
積コンデンサKo1，Ko2は共通の電圧φKO′を印加
される。使用される電圧の時間関係は第５図に示
される。矢印５１によりコンデンサKo1中の信号
電荷の中間蓄積を表わし、矢印５２によりコンデ
ンサKo2における零信号電荷の中間蓄積を示す。
両コンデンサの電荷は矢印５３で示すように共通
に、トランスフア電極Ｅ１１およびＥ１３の下に
転送され、その際Ｅ１１は第３図に実線で表わす
パルス電圧φ11にあり、それに対しＥ１３はφ11よ
りも破線で示す部分だけ長いパルス電圧φ13にあ
る。矢印５４はＥ１１からＥ２１への電荷転送を
表わす。次にシフトレジスタ中に読込まれた電荷
は再びステツプ的に差形成回路１９の方にシフト
され、この回路は信号電圧および零信号電圧から
差信号を導出する。
ツクパルス電圧φTG４１，φTG４２を印加され、蓄
積コンデンサKo1，Ko2は共通の電圧φKO′を印加
される。使用される電圧の時間関係は第５図に示
される。矢印５１によりコンデンサKo1中の信号
電荷の中間蓄積を表わし、矢印５２によりコンデ
ンサKo2における零信号電荷の中間蓄積を示す。
両コンデンサの電荷は矢印５３で示すように共通
に、トランスフア電極Ｅ１１およびＥ１３の下に
転送され、その際Ｅ１１は第３図に実線で表わす
パルス電圧φ11にあり、それに対しＥ１３はφ11よ
りも破線で示す部分だけ長いパルス電圧φ13にあ
る。矢印５４はＥ１１からＥ２１への電荷転送を
表わす。次にシフトレジスタ中に読込まれた電荷
は再びステツプ的に差形成回路１９の方にシフト
され、この回路は信号電圧および零信号電圧から
差信号を導出する。
第６図の回路は第４図とは、コンデンサKo1，
Ko2′の制御が相違するのみである。ここでトラ
ンスフアゲートTG４２は省略され、その際コン
デンサKo2′は領域１５′の境界まで延長される。
之はクロツクパルス電圧φK′O2を印加されるのに
対し、Ko1′には第４図の電圧φK′Oに対応するクロ
ツクパルス電圧φKO1が存在する。作用経過は第４
図の場合と同様である。第７図の表現においてコ
ンデンサから電極Ｅ１１およびＥ１３の下への電
荷転送に対し、第５図の矢印５３に対応する２本
の矢印５３′が備えられる。
Ko2′の制御が相違するのみである。ここでトラ
ンスフアゲートTG４２は省略され、その際コン
デンサKo2′は領域１５′の境界まで延長される。
之はクロツクパルス電圧φK′O2を印加されるのに
対し、Ko1′には第４図の電圧φK′Oに対応するクロ
ツクパルス電圧φKO1が存在する。作用経過は第４
図の場合と同様である。第７図の表現においてコ
ンデンサから電極Ｅ１１およびＥ１３の下への電
荷転送に対し、第５図の矢印５３に対応する２本
の矢印５３′が備えられる。
第５図および第７図から、第４図および第６図
の実施形においても、コンデンサからシフトレジ
スタ中への電荷伝達に対し、短かい時間間隔が得
られるのに対し、蓄積コンデンサ中への信号の中
間蓄積に対し、それぞれ長い時間空間が使用され
ることが分かる。
の実施形においても、コンデンサからシフトレジ
スタ中への電荷伝達に対し、短かい時間間隔が得
られるのに対し、蓄積コンデンサ中への信号の中
間蓄積に対し、それぞれ長い時間空間が使用され
ることが分かる。
第８図は第４図とは、１個のシフトレジスタＬ
３を備えるのみによつて相違する。２個の段st１
およびst２が同じに列線１３に所属する。トラン
スフアゲートTG６１，TG６２は第４図のゲー
トTG４１，TG４２に対応し、ゲートTG１″は
第４図のTG１′に対応する。信号電荷および零
信号電荷は、交互にシフトレジスタの段に分配さ
れ、順次に回路部分１９に導かれ、差信号を導出
する。
３を備えるのみによつて相違する。２個の段st１
およびst２が同じに列線１３に所属する。トラン
スフアゲートTG６１，TG６２は第４図のゲー
トTG４１，TG４２に対応し、ゲートTG１″は
第４図のTG１′に対応する。信号電荷および零
信号電荷は、交互にシフトレジスタの段に分配さ
れ、順次に回路部分１９に導かれ、差信号を導出
する。
第１図はこの発明の第１の実施例の線図的表
示、第２図は第１図の部分回路の断面図、第３図
は第１図および第２図による回路の説明のための
電圧−時間ダイヤグラム、第４図は第２図の部分
回路の第１の変形、第５図は第４図の説明のため
の電圧−時間ダイヤグラム、第６図は第２図の部
分回路の第２の変形、第７図は第６図の説明のた
めの電圧−時間ダイヤグラム、第８図は第２図の
部分回路に対する第３の変形を示す。 図において、 １……半導体、１ａ……１の境
界面、２……センサ素子、２ａ……ホトダイオー
ド、２ｂ……電界効果トランジスタ、４……絶縁
層、１０……行線、１１……１２の出力、１２…
…デイジタルシフトレジスタ、１３……列線、１
４……端子、１５，１５′……１と反対にドープ
の領域、１６……BEの端子、１７……Ko1の端
子、１９……差形成回路、２０……回路出力、２
４，２５……クロツクパルス、２２，２６〜２９
……クロツクパルスの立下り縁、BE……ゲート
（バリヤ）、Ｅ１１，Ｅ２１……Ｌ１，Ｌ２のトラ
ンスフア電極、Ｅ１３……トランスフア電極、
Ko1，Ko1′，Ko2，Ko2′……コンデンサ、Ｌ１〜
Ｌ３……シフトレジスタ、TG１〜TG３，TG
１′，TG５，TG６１……トランスフアゲート、
TG４１，TG４２……トランスフア電極、TR…
…トランジスタ、VR……参照電圧。
示、第２図は第１図の部分回路の断面図、第３図
は第１図および第２図による回路の説明のための
電圧−時間ダイヤグラム、第４図は第２図の部分
回路の第１の変形、第５図は第４図の説明のため
の電圧−時間ダイヤグラム、第６図は第２図の部
分回路の第２の変形、第７図は第６図の説明のた
めの電圧−時間ダイヤグラム、第８図は第２図の
部分回路に対する第３の変形を示す。 図において、 １……半導体、１ａ……１の境
界面、２……センサ素子、２ａ……ホトダイオー
ド、２ｂ……電界効果トランジスタ、４……絶縁
層、１０……行線、１１……１２の出力、１２…
…デイジタルシフトレジスタ、１３……列線、１
４……端子、１５，１５′……１と反対にドープ
の領域、１６……BEの端子、１７……Ko1の端
子、１９……差形成回路、２０……回路出力、２
４，２５……クロツクパルス、２２，２６〜２９
……クロツクパルスの立下り縁、BE……ゲート
（バリヤ）、Ｅ１１，Ｅ２１……Ｌ１，Ｌ２のトラ
ンスフア電極、Ｅ１３……トランスフア電極、
Ko1，Ko1′，Ko2，Ko2′……コンデンサ、Ｌ１〜
Ｌ３……シフトレジスタ、TG１〜TG３，TG
１′，TG５，TG６１……トランスフアゲート、
TG４１，TG４２……トランスフア電極、TR…
…トランジスタ、VR……参照電圧。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路であ
つて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられるようになつたものにおいて、第１のト
ランスフアゲートTG１に対して横方向に隣接し
て配置された第２の蓄積コンデンサKo２が備え
られ、該第２の蓄積コンデンサKo２は第２のト
ランスフアゲートTG２を介して第１のアナログ
シフトレジスタＬ１の段と直列に接続され、第１
のシフトレジスタＬ１の横に第２のアナログシフ
トレジスタＬ２が配置され、該第２のシフトレジ
スタＬ２の段は第３のトランスフアゲートTG３
を介して第１のシフトレジスタＬ１の対応する段
と直列に接続されることを特徴とする２次元画像
センサを持つモノリシツク集積回路。 ２ センサ素子はホトダイオードから成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集積回
路。 ３ センサ素子２はそれぞれ１個あるいは２個の
並置されたMISコンデンサから成ることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の集積回路。 ４ バリア素子はバリアトランジスタから成り、
該バリアトランジスタはそのゲート端子を介して
一定電圧を印加され、該電圧により飽和範囲内に
ある低いドレイン電流を決定づける動作点が設定
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の集積回路。 ５ MIS技術で製作されドープされた半導体上に
モノリシツクに集積された回路として構成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集
積回路。 ６ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路であ
つて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられるようになつたものにおいて、バリア素
子BEは各列線１３の一端において、第１および
第２の蓄積コンデンサKo１′，Ko２′とそれぞれ
直列に接続され、その際バリア素子BEと両蓄積
コンデンサの一方との間に第４のトランスフアゲ
ートTG４１が配置され、第１および第２の蓄積
コンデンサKo１′，Ko２′は第１のトランスフア
ゲートTG１′を介して第１のアナログシフトレ
ジスタＬ１の段の第１および第２の入力と直列に
接続され、第１のシフトレジスタの他に第２のア
ナログシフトレジスタＬ２が備えられ、該第２の
シフトレジスタＬ２の段は第５のトランスフアゲ
ートTG５を介して第１のシフトレジスタＬ１の
対応する段と直列に接続されることを特徴とする
２次元画像センサを持つモノリシツク集積回路。 ７ バリア素子と両蓄積コンデンサの他方のもの
との間に他のトランスフアゲートが配置されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の集積
回路。 ８ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路であ
つて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられるようになつたものにおいて、バリア素
子BEは各列線１３の一端において、第１および
第２の蓄積コンデンサKo１′，Ko２′とそれぞれ
直列に接続され、その際バリア素子BEと両蓄積
コンデンサの一方Ko１′との間に第６のトランス
フアゲートTG６１が配置され、第１および第２
の蓄積コンデンサKo１′，Ko２′は第１のトラン
スフアゲートTG１″を介して第１のアナログシ
フトレジスタＬ３の異なる段と直列に接続される
ことを特徴とする２次元画像センサを持つモノリ
シツク集積回路。 ９ バリア素子と両蓄積コンデンサの他方のもの
との間に他のトランスフアゲートが配置されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の集積
回路。 １０ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路で
あつて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられ、第１のトランスフアゲートTG１に対
して横方向に隣接して配置された第２の蓄積コン
デンサKo２が備えられ、該第２の蓄積コンデン
サKo２は第２のトランスフアゲートTG２を介し
て第１のアナログシフトレジスタＬ１の段と直列
に接続され、第１のシフトレジスタＬ１の横に第
２のアナログシフトレジスタＬ２が配置され、該
第２のシフトレジスタＬ２の段は第３のトランス
フアゲートTG３を介して第１のシフトレジスタ
Ｌ１の対応する段と直列に接続されるようになつ
た２次元画像センサを持つモノリシツク集積回路
において、最初に一つのセンサ行の信号電荷が第
１の蓄積コンデンサKo１を介して第２の蓄積コ
ンデンサKo２に伝達され、続いて同じセンサ行
の零信号電荷が第１の蓄積コンデンサKo１に伝
達され、第２の蓄積コンデンサKo２からの信号
電荷は第１のシフトレジスタＬ１のトランスフア
段を介して第２のシフトレジスタＬ２の対応する
トランスフア段に伝達され、第１の蓄積コンデン
サKo１からの零信号電荷は第２の蓄積コンデン
サKo２を介して第１のシフトレジスタＬ１の段
に伝達され、両シフトレジスタから送出されセン
サ列から導出される信号からそれぞれ差が形成さ
れることを特徴とする２次元画像センサを持つモ
ノリシツク集積回路の動作方法。 １１ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路で
あつて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられ、バリア素子BEは各列線１３の一端に
おいて、第１および第２の蓄積コンデンサKo
１′，Ko２′とそれぞれ直列に接続され、その際
バリア素子BEと両蓄積コンデンサの一方との間
に第４のトランスフアゲートTG４１が配置さ
れ、第１および第２の蓄積コンデンサKo１′，
Ko２′は第１のトランスフアゲートTG１′を介し
て第１のアナログシフトレジスタＬ１の段の第１
および第２の入力と直列に接続され、第１のシフ
トレジスタの他に第２のアナログシフトレジスタ
Ｌ２が備えられ、該第２のシフトレジスタＬ２の
段は第５のトランスフアゲートTG５を介して第
１のシフトレジスタＬ１の対応する段と直列に接
続されるようになつた２次元画像センサを持つモ
ノリシツク集積回路において、最初に一つのセン
サ行の信号電荷が第１の蓄積コンデンサKo１に
伝達され、続いて同じセンサ行の零信号電荷が第
２の蓄積コンデンサKo２′に伝達され、信号電荷
はそれぞれ第１のシフトレジスタＬ１の段の第１
の記憶場所にまた零信号電荷はそれぞれ第１のシ
フトレジスタＬ１の同じ段の第２の記憶場所に伝
達され、その後信号電荷は第２のシフトレジスタ
Ｌ２の対応する段に伝達され、両シフトレジスタ
Ｌ１，Ｌ２から送出されセンサ列から導出される
信号からそれぞれ差が形成されることを特徴とす
る２次元画像センサを持つモノリシツク集積回路
の動作方法。 １２ ２次元半導体画像センサを持つ集積回路で
あつて、各個のセンサ素子が行および列に配置さ
れ、列線が備えられ、該列線は対応する各個のセ
ンサ素子と接続され、列線と第１のアナログシフ
トレジスタの段との間に、バリア素子、第１の蓄
積コンデンサおよび第１のトランスフアゲートが
備えられ、バリア素子BEは各列線１３の一端に
おいて、第１および第２の蓄積コンデンサKo
１′，Ko２′とそれぞれ直列に接続され、その際
バリア素子BEと両蓄積コンデンサの一方Ko１′
との間に第６のトランスフアゲートTG６１が配
置され、第１および第２の蓄積コンデンサKo
１′，Ko２′は第１のトランスフアゲートTG１″
を介して第１のアナログシフトレジスタＬ３の異
なる段と直列に接続されるようになつた２次元画
像センサを持つモノリシツク集積回路において、
センサ行の信号電荷は第１の蓄積コンデンサKo
１′に伝達され、続いて同じセンサ行の零信号電
荷は第２の蓄積コンデンサKo２′に伝達され、信
号電荷および零信号電荷はシフトレジスタＬ３の
異なる段に伝達され、該シフトレジスタＬ３から
送出されセンサ列から導出される信号からそれぞ
れ差が形成されることを特徴とする２次元画像セ
ンサを持つモノリシツク集積回路の動作方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792936703 DE2936703A1 (de) | 1979-09-11 | 1979-09-11 | Monolithisch integrierte schaltung mit einem zweidimensionalen bildsensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5646374A JPS5646374A (en) | 1981-04-27 |
| JPH0153551B2 true JPH0153551B2 (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=6080566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12219280A Granted JPS5646374A (en) | 1979-09-11 | 1980-09-03 | Monolithic integrated circuit having twoo dimensional image sensor and method of operating same |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4336557A (ja) |
| EP (1) | EP0025168B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5646374A (ja) |
| DE (1) | DE2936703A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4385321A (en) * | 1980-11-14 | 1983-05-24 | Northrop Corporation | Correlated triple sampling circuit |
| JPS57148478A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Canon Inc | Solid image pickup device |
| FR2504334B1 (fr) * | 1981-04-16 | 1985-10-18 | Thomson Csf | Dispositif d'analyse d'image en lignes successives, utilisant le transfert de charges electriques, composant une memoire de ligne, et camera de television comportant un tel dispositif |
| DE3138294A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| US4442457A (en) * | 1981-12-17 | 1984-04-10 | Hughes Aircraft Company | Charge coupled device focal zoom |
| JPS58111579A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS58119278A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-15 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 固体撮像装置 |
| JPS58137371A (ja) * | 1982-02-10 | 1983-08-15 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| DE3236146A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor und verfahren zu seinem betrieb |
| JPS59108463A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-22 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| GB2150390B (en) * | 1983-10-18 | 1987-04-29 | Hitachi Ltd | Reducing vertical smears generated in solid state image sensors |
| JPS60150384A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| FR2564674B1 (fr) * | 1984-05-18 | 1986-09-19 | Thomson Csf | Barrette multilineaire a transfert de charge et procede d'analyse |
| FR2566162B1 (fr) * | 1984-06-13 | 1986-08-29 | Thomson Csf | Dispositif memoire d'image analogique utilisant le transfert de charge |
| USRE34309E (en) * | 1984-12-26 | 1993-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensor device having plural photoelectric converting elements |
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