JPH0340998B2 - - Google Patents
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- JPH0340998B2 JPH0340998B2 JP57176663A JP17666382A JPH0340998B2 JP H0340998 B2 JPH0340998 B2 JP H0340998B2 JP 57176663 A JP57176663 A JP 57176663A JP 17666382 A JP17666382 A JP 17666382A JP H0340998 B2 JPH0340998 B2 JP H0340998B2
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Classifications
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- 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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/72—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は固体イメージセンサ、特に電荷転送形
のエリアイメージセンサに関するものである。 〔発明の技術的背景〕 最近では従来の光学カメラに代わるものとして
電子カメラの開発研究が活発化している。電子カ
メラとは、光学カメラのフイルム面に相当する部
分に固体イメージセンサを配置し、この固体イメ
ージセンサにより光学信号を電気信号に変換し、
その電気信号を磁気記憶媒体に記録するカメラの
ことである。記録された情報はハードコピーによ
り従来の光学カメラのような写真とすることもで
きるし、CRTデイスプレイ装置等に表示する等、
ソフトコピーに供することも可能である。 上記電子カメラに用いられる固体イメージセン
サとしてはフレーム転送方式の電荷転送形エリア
イメージセンサが一般的である。ここで、フレー
ム転送方式の電荷転送形エリアイメージセンサの
一例を第１図に示す。 第１図において、このイメージセンサは４相駆
動形であり、大別すると感光部Ａ、蓄積部Ｂ、出
力レジスタ部（図示せず）より成る。Ｐ形半導体
基板１上には絶縁膜２を介して複数の透明電極
（転送電極）３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ，５ａ〜５
ｄ，６ａ〜６ｄが近接して配列されており、これ
らのうち３ａ〜３ｄと４ａ〜４ｄの領域が感光部
Ａを形成し、５ａ〜５ｄと６ａ〜６ｄの領域が蓄
積部Ｂを形成する。感光部Ａにおいては各透明電
極３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄを通して光を受け、４
つの電極下のＰ形基板１の表面が１つの感光画素
となる。蓄積部Ｂにはこの感光画素数と等数の素
子が形成される。したがつて透明電極は両部にお
いて同じ数であり、各部Ａ，Ｂの面積も同じであ
る。なお、符号７は光遮蔽膜である。 次に動作を説明する。光信号が照射されている
感光期間では例えば端子８，９に高レベル電圧
VHを印加し、端子１０，１１に低レベル電圧VL
を印加する。すると、透明電極３ａ，３ｂおよび
４ａ，４ｂ下のＰ形半導体基板１中に電位の井戸
が形成され、この電位の井戸内に光信号によつて
発生した信号電荷が蓄積される。次いで、光信号
やしや断されたとき、端子８〜１１，１２〜１５
にそれぞれ４相のクロツクパルスを印加し、感光
部Ａから蓄積信号電荷を蓄積部Ｂへ転送する。蓄
積部Ｂに転送された信号電荷はやがて図示しない
出力レジスタ部により一走査線毎に並列／直列変
換され直列信号として読出される。 〔背景技術の問題点〕 上述したように、従来のエリアイメージセンサ
では感光部Ａと同じ面積の蓄積部Ｂが必要とな
る。そのため、チツプサイズが大きくなり、かか
るイメージセンサを用いる装置の小型化が制約さ
れ、また価格も高くなる。 また、従来のエリアイメージセンサでは４つの
転送電極（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ等）で一画素
分となるため画素数を多くすることができず、し
たがつて高解像度を期待し得ない。それ故高解像
度が要求される電子カメラに適さない。 〔発明の目的〕 本発明は、小さなチツプサイズで、しかも高解
像度が得られる固体エリアイメージセンサを提供
することを目的とする。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するために、本発明の固体エリ
アイメージセンサは、 半導体基板上に絶縁膜を介して複数の転送電極
が形成されており、 光照射期間に、前記転送電極の奇数番もしくは
偶数番のうちいずれか一方の各電極下の転送チヤ
ネルに深い電位の井戸を形成し、かつ、他方の電
極下の転送チヤネルに電位障壁を形成して信号電
荷を前記電位の井戸に蓄積させる電圧を印加し、
かつ、 光しや断状態における信号読出し期間に、前記
信号読出し手段に近い前記転送電極から遠い電極
に向かつて順次電荷転送クロツクを印加する、印
加電圧制御手段を設けた点に特徴を有する。 〔発明の効果〕 上記構成を有する本発明によれば、複数の転送
電極のうち奇数番もしくは偶数板のうちのいずれ
か一方の各電極下の転送チヤネルに形成される電
位の井戸に入射光に応答して発生した信号電荷を
蓄積し、この蓄積された信号電荷を順次信号読出
し手段に近い転送電極から読出しするので従来の
ような蓄積部を設ける必要がない。したがつて、
チツプ占有面積を従来の約1/2とすることができ、
その結果応用機器の小型化、イメージセンサ自体
ならびに応用機器の価格を低くすることができ
る。 また、本発明の構成によれば、２つの転送電極
で１つの画素となるため、従来の固体エリアイメ
ージセンサと比較して２倍の解像度を得ることが
できる。 かくして、本発明によれば小さなチツプサイズ
で高解度の固体エリアイメージセンサを得ること
ができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明による固体エリアイメージセンサ
の実施例を図面を参照して説明する。本実施例で
は電子カメラに応用した場合を例にとつて以下説
明する。 第２図に電子カメラの概要構成を示す。１００
は電子カメラの外側容器を示しており、その前面
部には光学レンズ１１０が設けられている。光学
レン１１０の光軸上において外側容器１００内に
はシヤツタ１３０、その背後に本発明に係る固体
エリアイメージセンサ１２０が配置されている。
この固体エリアイメージセンサ１２０は駆動回路
１４０により後述する各種タイミングに基づいて
駆動され、所定のタイミングでシヤツタ１３０を
開閉することにより、入射光に応答して電荷信号
を発生し、蓄積する。その電荷信号は順次読出さ
れて信号処理回路１５０により信号処理され、記
憶媒体１６０（例えば磁気デイスク、磁気テー
プ、磁気カード等）に記憶される。この記憶媒体
１６０に格納された情報を利用してこの電子カメ
ラの使用者はハードコピーを作成したり適当なデ
イスプレイ装置によりソフトコピーをしたりして
画像を再生することができる。 次に、第３図に固体エリアイメージセンサ１２
０の概要構成を示す。第３図において、Ｐ形半導
体基板（以下、基板）２０上には感光部２１、
CCD形の水平電荷転送形シフトレジスタ（以下、
水平レジスタ）２２、出力部２３、出力端子２４
が設けられている。この固体エリアイメージセン
サ１２０をさらに詳細に示すため、第３図の２５
の部分（破線部分）の拡大図を第４図に示し、さ
らに、第４図におけるＡ−A′断面を第５図に示
し、Ｂ−B′断面を第６図に示す。 第４図〜第６図を参照して、基板２０の表面に
はP+領域２９が設けられ、感光部２１に相当す
る部分のP+領域２９ａは後述する転送チヤネル
３０ａ〜３０ｃを形成するために水平方向Ｈに所
定の間隔を置いて設けられている（第６図）。こ
の基板２０上には絶縁膜３２を介してP+領域２
９ａと直交する形で複数の透明転送電極２７ａ〜
２７ｋが垂直方向Ｖに配列され、感光部２１が形
成されている。また、同じく絶縁膜３２を介して
透明転送電極２７ａ〜２７ｋの配列方向Ｖの一端
側（透明転送電極２７ｋの右隣り）には水平方向
Ｈに複数の転送電極２８ａ〜２８ｌが配列され、
これによつて水平レジスタ２２が形成されてい
る。各種送電極２８ａ〜２８ｌおよび透明転送電
極２７ｋは光遮蔽膜３３により光シールドされて
いる（第５図）。さらに各転送電極２８ａ〜２８
ｌは各４つおきの組み合せで端子３５ａ〜３５ｄ
に接続されている（第４図）。一方、各透明転送
電極２７ａ〜２７ｋは電子スイツチ３４ａ〜３４
ｋを介して端子３６ａ〜３６ｄ又は３７，３８に
選択的切替可能に接続されている。 次に動作を説明する（第３図〜第６図参照）。 まず、電子カメラとしてシヤツタ１３０
が閉じている状態について考える。この状態で
は、シヤツタ１３０を開く前の準備段階とし
て、感光部２１における各透明転送電極２７ａ
〜２７ｋおよび水平レジスタ２２における転送
電極２８ａ〜２８ｌの下（つまり、対応する基
板２０の表面）の信号電荷や雑音電荷（暗電流
や駆動回路起動時に発生する電荷）の掃出し動
作が行われる。具体的には、電子スイツチ３４
ａ〜３４ｋの接続を右側（第５図、点線側）と
し、端子３６ａ〜３６ｄおよび３５ａ〜３５ｄ
にそれぞれ４相クロツクパルスを印加して行
う。この掃出し動作終了後、電子スイツチ３４
ａ〜３４ｋをすべて左側（実線側）に接続す
る。そして、端子３７に基板２０と同じアース
電位VLを与え、かつ端子３８には正の電圧VH
を印加する。その結果、奇数番もしくは偶数番
のうち、いずれか一方の透明電極である正の電
圧VHが印加火ささた透明転送電極、例えば２
７ｂ，２７ｄ，２７ｆ，２７ｈ，２７ｊ下の転
送チヤネル３０ａ，３０ｂ，３０ｃに電位の井
戸が形成される。一方、その間の透明転送電極
２７ａ，２７ｃ，２７ｅ，２７ｇ，２７ｋには
電位障壁が形成される。 次に、電子カメラのシヤツタ１３０が開
かれると、光信号が入射されて感光部２１に結
像する。この光信号は透明転送電極２７ａ〜２
７ｋを通過して基板２０の表面に達し、電子−
正孔対を発生させる。発生した電子である信号
電荷は転送チヤネル３０ａ，３０ｂ，３０ｃに
形成された電位の井戸に蓄積される。所定の感
光時間後シヤツタ１３０が閉じられ、電位の井
戸には入射された光強度に対した信号電荷が蓄
積されることとなる。 次に、このようにして蓄積された信号電
荷の読出し期間となる。まず、水平レジスタ２
２に最も近いライン（以下、第１ライン）に対
応する電子スイツチ３４ｊ，３４ｋを右側（破
線）に接続し、端子３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，
３６ｄに垂直転送用４相クロツクパルスを１周
期分印加し、透明転送電極２７ｊ下の転送チヤ
ネル３０ａ〜３０ｃに蓄積されていた信号電荷
いを水平レジスタ２２に転送する。このとき、
端子３５ａには正の電圧VHが印加されており、
少なくとも端子３５ｂ〜３５ｄのいずれか一つ
はアース電位VLとなつている。次に、端子３
６ａ，３６ｂがアース電位VL、端子３６ｃ，
３６ｄが正電位VHの状態（これを保持動作と
称する。）において、端子３５ａ〜３５ｄに水
平転送用４相クロツクパルスを印加することに
より一走査線分の信号電荷を読出す。 次に、第２ライン（透明電極２７ｈ，２７
ｉ）の信号電荷を読み出す。そのために、ま
ず、電子スイツチ３４ｈ，３４ｉを右側に接続
し、180°分の垂直転送クロツクパルスを端子３
６ａ〜３６ｄに印加し、透明転送電極２７ｈ下
に蓄積されていた信号電荷は正電位VHが印加
されている透明転送電極２７ｊ，２７ｋに転送
される。次いで、電子スイツチ３４ｆ，３４ｇ
を右側へ接続したのち180°分の垂直転送用クロ
ツクパルスを印加する。この印加により第２ラ
インの信号電荷は水平レジスタ２２に転送され
るとともに、次の第３ライン２７ｆ，２７ｇの
信号電荷が透明転送電極２７ｈ，２７ｉ下に蓄
積され、第４および第５ライン２７ｂ，２７ｄ
の信号は透明転送電極２７ｂ，２７ｄにそれぞ
れ蓄積されている。次に、垂直転送用クロツク
パルスを保持動作させ、水平転送用クロツクパ
ルスを端子３５ａ〜３５ｄに印加して第２ライ
ンの信号電荷を読出す。以下、同様な手順によ
り第３ランイ以降の信号を順次読出す。 以上の電子スイツチ３４ａ〜３４ｋに対する切
替信号、端子３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｄ，
３７，３８に対する信号は駆動回路１４０（第２
図）により与えられる。 かくして以上の説明からわかるように、本発明
による固体エリアイメージセンサ１２０は従来
（第１図）のように感光部と同じ面積の蓄積部を
必要とせず、そのチツプサイズをおよそ1/2とす
ることができる。また、１画素は２電極で形成さ
れるため、従来が４電極で１画素であつたのに対
し、２倍の解像度を得ることが可能となるもので
ある。 〔発明の変形例〕 上述の実施例において、水平電荷転送形シフト
レジスタ２２を垂直方向Ｖの一端側に設けた例で
説明したが（第３図）、第７図に示すように感光
部２１を間にしてその両側に設けてもよい。な
お、各部の符号は第３図のものを引用する。この
場合、感光部２１の右半分の信号電荷は右側の水
平レジスタ２２ａを用い、左半分の信号電荷は左
側の水平レジスタ２２ｂを用いて読出しを行うよ
うにすればよい。このようにすることにより信号
電荷の転送速度が上るので高速処理が可能とな
る。 また、水平電荷転送形シフトレジスタ２２とし
て、４相表面チヤネルのCCDを用いたが、その
他単相、２相、３相駆動のCCD、あるいは埋込
みチヤネルCCD（BCCDともいう。）やBBDを使
用することができる。 さらに、感光画素として透明電極によるMOS
構造に限らず、例えば第８図、第９図に示すよう
にPN接合のフオトダイオードを用いてもよい。
第８図は感光部の一部を示す平面図であり、その
Ｃ−C′断面を第９図に示してある。これらの第８
図、第９図を参照して、Ｐ形半導体基板５０には
Ｐ形島状半導体領域５４ａ，５４ｂとＮ形島状半
導体領域５３ａ，５３ｂが設けられ、これにより
PN接合のフオトダイオードが形成されており、
表面には絶縁膜５１を介して転送電極５２ａ〜５
２ｄが設けられている。５５はP+半導体領域で
あり、５６ａ〜５６ｃは電荷転送チヤネルを示し
ている。このように構成することにより、Ｎ領域
５３ａ，５３ｂとＰ領域５４ａ，５４ｂによる
PN接合フオトダイオードから発生した電子は正
電圧VHが印加される転送電極５２ａ，５２ｃの
下の電位の井戸に蓄積される。その他の動作は第
４図の実施例と同様である。この実施例では、転
送電極５２ａ〜５２ｄは不透明でもよい。また、
PN接合ダイオード上のみを開口した光遮蔽膜に
より覆うようにしてもよい。 なおまた、感光部２１における信号電荷の転送
も４相クロツクパルスに限らず、適宜単相、２
相、３相あるいは５相以上のクロツクパルスで駆
動してもよく、転送チヤネルも埋込みチヤネルで
あつてもよい。
のエリアイメージセンサに関するものである。 〔発明の技術的背景〕 最近では従来の光学カメラに代わるものとして
電子カメラの開発研究が活発化している。電子カ
メラとは、光学カメラのフイルム面に相当する部
分に固体イメージセンサを配置し、この固体イメ
ージセンサにより光学信号を電気信号に変換し、
その電気信号を磁気記憶媒体に記録するカメラの
ことである。記録された情報はハードコピーによ
り従来の光学カメラのような写真とすることもで
きるし、CRTデイスプレイ装置等に表示する等、
ソフトコピーに供することも可能である。 上記電子カメラに用いられる固体イメージセン
サとしてはフレーム転送方式の電荷転送形エリア
イメージセンサが一般的である。ここで、フレー
ム転送方式の電荷転送形エリアイメージセンサの
一例を第１図に示す。 第１図において、このイメージセンサは４相駆
動形であり、大別すると感光部Ａ、蓄積部Ｂ、出
力レジスタ部（図示せず）より成る。Ｐ形半導体
基板１上には絶縁膜２を介して複数の透明電極
（転送電極）３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ，５ａ〜５
ｄ，６ａ〜６ｄが近接して配列されており、これ
らのうち３ａ〜３ｄと４ａ〜４ｄの領域が感光部
Ａを形成し、５ａ〜５ｄと６ａ〜６ｄの領域が蓄
積部Ｂを形成する。感光部Ａにおいては各透明電
極３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄを通して光を受け、４
つの電極下のＰ形基板１の表面が１つの感光画素
となる。蓄積部Ｂにはこの感光画素数と等数の素
子が形成される。したがつて透明電極は両部にお
いて同じ数であり、各部Ａ，Ｂの面積も同じであ
る。なお、符号７は光遮蔽膜である。 次に動作を説明する。光信号が照射されている
感光期間では例えば端子８，９に高レベル電圧
VHを印加し、端子１０，１１に低レベル電圧VL
を印加する。すると、透明電極３ａ，３ｂおよび
４ａ，４ｂ下のＰ形半導体基板１中に電位の井戸
が形成され、この電位の井戸内に光信号によつて
発生した信号電荷が蓄積される。次いで、光信号
やしや断されたとき、端子８〜１１，１２〜１５
にそれぞれ４相のクロツクパルスを印加し、感光
部Ａから蓄積信号電荷を蓄積部Ｂへ転送する。蓄
積部Ｂに転送された信号電荷はやがて図示しない
出力レジスタ部により一走査線毎に並列／直列変
換され直列信号として読出される。 〔背景技術の問題点〕 上述したように、従来のエリアイメージセンサ
では感光部Ａと同じ面積の蓄積部Ｂが必要とな
る。そのため、チツプサイズが大きくなり、かか
るイメージセンサを用いる装置の小型化が制約さ
れ、また価格も高くなる。 また、従来のエリアイメージセンサでは４つの
転送電極（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ等）で一画素
分となるため画素数を多くすることができず、し
たがつて高解像度を期待し得ない。それ故高解像
度が要求される電子カメラに適さない。 〔発明の目的〕 本発明は、小さなチツプサイズで、しかも高解
像度が得られる固体エリアイメージセンサを提供
することを目的とする。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するために、本発明の固体エリ
アイメージセンサは、 半導体基板上に絶縁膜を介して複数の転送電極
が形成されており、 光照射期間に、前記転送電極の奇数番もしくは
偶数番のうちいずれか一方の各電極下の転送チヤ
ネルに深い電位の井戸を形成し、かつ、他方の電
極下の転送チヤネルに電位障壁を形成して信号電
荷を前記電位の井戸に蓄積させる電圧を印加し、
かつ、 光しや断状態における信号読出し期間に、前記
信号読出し手段に近い前記転送電極から遠い電極
に向かつて順次電荷転送クロツクを印加する、印
加電圧制御手段を設けた点に特徴を有する。 〔発明の効果〕 上記構成を有する本発明によれば、複数の転送
電極のうち奇数番もしくは偶数板のうちのいずれ
か一方の各電極下の転送チヤネルに形成される電
位の井戸に入射光に応答して発生した信号電荷を
蓄積し、この蓄積された信号電荷を順次信号読出
し手段に近い転送電極から読出しするので従来の
ような蓄積部を設ける必要がない。したがつて、
チツプ占有面積を従来の約1/2とすることができ、
その結果応用機器の小型化、イメージセンサ自体
ならびに応用機器の価格を低くすることができ
る。 また、本発明の構成によれば、２つの転送電極
で１つの画素となるため、従来の固体エリアイメ
ージセンサと比較して２倍の解像度を得ることが
できる。 かくして、本発明によれば小さなチツプサイズ
で高解度の固体エリアイメージセンサを得ること
ができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明による固体エリアイメージセンサ
の実施例を図面を参照して説明する。本実施例で
は電子カメラに応用した場合を例にとつて以下説
明する。 第２図に電子カメラの概要構成を示す。１００
は電子カメラの外側容器を示しており、その前面
部には光学レンズ１１０が設けられている。光学
レン１１０の光軸上において外側容器１００内に
はシヤツタ１３０、その背後に本発明に係る固体
エリアイメージセンサ１２０が配置されている。
この固体エリアイメージセンサ１２０は駆動回路
１４０により後述する各種タイミングに基づいて
駆動され、所定のタイミングでシヤツタ１３０を
開閉することにより、入射光に応答して電荷信号
を発生し、蓄積する。その電荷信号は順次読出さ
れて信号処理回路１５０により信号処理され、記
憶媒体１６０（例えば磁気デイスク、磁気テー
プ、磁気カード等）に記憶される。この記憶媒体
１６０に格納された情報を利用してこの電子カメ
ラの使用者はハードコピーを作成したり適当なデ
イスプレイ装置によりソフトコピーをしたりして
画像を再生することができる。 次に、第３図に固体エリアイメージセンサ１２
０の概要構成を示す。第３図において、Ｐ形半導
体基板（以下、基板）２０上には感光部２１、
CCD形の水平電荷転送形シフトレジスタ（以下、
水平レジスタ）２２、出力部２３、出力端子２４
が設けられている。この固体エリアイメージセン
サ１２０をさらに詳細に示すため、第３図の２５
の部分（破線部分）の拡大図を第４図に示し、さ
らに、第４図におけるＡ−A′断面を第５図に示
し、Ｂ−B′断面を第６図に示す。 第４図〜第６図を参照して、基板２０の表面に
はP+領域２９が設けられ、感光部２１に相当す
る部分のP+領域２９ａは後述する転送チヤネル
３０ａ〜３０ｃを形成するために水平方向Ｈに所
定の間隔を置いて設けられている（第６図）。こ
の基板２０上には絶縁膜３２を介してP+領域２
９ａと直交する形で複数の透明転送電極２７ａ〜
２７ｋが垂直方向Ｖに配列され、感光部２１が形
成されている。また、同じく絶縁膜３２を介して
透明転送電極２７ａ〜２７ｋの配列方向Ｖの一端
側（透明転送電極２７ｋの右隣り）には水平方向
Ｈに複数の転送電極２８ａ〜２８ｌが配列され、
これによつて水平レジスタ２２が形成されてい
る。各種送電極２８ａ〜２８ｌおよび透明転送電
極２７ｋは光遮蔽膜３３により光シールドされて
いる（第５図）。さらに各転送電極２８ａ〜２８
ｌは各４つおきの組み合せで端子３５ａ〜３５ｄ
に接続されている（第４図）。一方、各透明転送
電極２７ａ〜２７ｋは電子スイツチ３４ａ〜３４
ｋを介して端子３６ａ〜３６ｄ又は３７，３８に
選択的切替可能に接続されている。 次に動作を説明する（第３図〜第６図参照）。 まず、電子カメラとしてシヤツタ１３０
が閉じている状態について考える。この状態で
は、シヤツタ１３０を開く前の準備段階とし
て、感光部２１における各透明転送電極２７ａ
〜２７ｋおよび水平レジスタ２２における転送
電極２８ａ〜２８ｌの下（つまり、対応する基
板２０の表面）の信号電荷や雑音電荷（暗電流
や駆動回路起動時に発生する電荷）の掃出し動
作が行われる。具体的には、電子スイツチ３４
ａ〜３４ｋの接続を右側（第５図、点線側）と
し、端子３６ａ〜３６ｄおよび３５ａ〜３５ｄ
にそれぞれ４相クロツクパルスを印加して行
う。この掃出し動作終了後、電子スイツチ３４
ａ〜３４ｋをすべて左側（実線側）に接続す
る。そして、端子３７に基板２０と同じアース
電位VLを与え、かつ端子３８には正の電圧VH
を印加する。その結果、奇数番もしくは偶数番
のうち、いずれか一方の透明電極である正の電
圧VHが印加火ささた透明転送電極、例えば２
７ｂ，２７ｄ，２７ｆ，２７ｈ，２７ｊ下の転
送チヤネル３０ａ，３０ｂ，３０ｃに電位の井
戸が形成される。一方、その間の透明転送電極
２７ａ，２７ｃ，２７ｅ，２７ｇ，２７ｋには
電位障壁が形成される。 次に、電子カメラのシヤツタ１３０が開
かれると、光信号が入射されて感光部２１に結
像する。この光信号は透明転送電極２７ａ〜２
７ｋを通過して基板２０の表面に達し、電子−
正孔対を発生させる。発生した電子である信号
電荷は転送チヤネル３０ａ，３０ｂ，３０ｃに
形成された電位の井戸に蓄積される。所定の感
光時間後シヤツタ１３０が閉じられ、電位の井
戸には入射された光強度に対した信号電荷が蓄
積されることとなる。
荷の読出し期間となる。まず、水平レジスタ２
２に最も近いライン（以下、第１ライン）に対
応する電子スイツチ３４ｊ，３４ｋを右側（破
線）に接続し、端子３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，
３６ｄに垂直転送用４相クロツクパルスを１周
期分印加し、透明転送電極２７ｊ下の転送チヤ
ネル３０ａ〜３０ｃに蓄積されていた信号電荷
いを水平レジスタ２２に転送する。このとき、
端子３５ａには正の電圧VHが印加されており、
少なくとも端子３５ｂ〜３５ｄのいずれか一つ
はアース電位VLとなつている。次に、端子３
６ａ，３６ｂがアース電位VL、端子３６ｃ，
３６ｄが正電位VHの状態（これを保持動作と
称する。）において、端子３５ａ〜３５ｄに水
平転送用４相クロツクパルスを印加することに
より一走査線分の信号電荷を読出す。 次に、第２ライン（透明電極２７ｈ，２７
ｉ）の信号電荷を読み出す。そのために、ま
ず、電子スイツチ３４ｈ，３４ｉを右側に接続
し、180°分の垂直転送クロツクパルスを端子３
６ａ〜３６ｄに印加し、透明転送電極２７ｈ下
に蓄積されていた信号電荷は正電位VHが印加
されている透明転送電極２７ｊ，２７ｋに転送
される。次いで、電子スイツチ３４ｆ，３４ｇ
を右側へ接続したのち180°分の垂直転送用クロ
ツクパルスを印加する。この印加により第２ラ
インの信号電荷は水平レジスタ２２に転送され
るとともに、次の第３ライン２７ｆ，２７ｇの
信号電荷が透明転送電極２７ｈ，２７ｉ下に蓄
積され、第４および第５ライン２７ｂ，２７ｄ
の信号は透明転送電極２７ｂ，２７ｄにそれぞ
れ蓄積されている。次に、垂直転送用クロツク
パルスを保持動作させ、水平転送用クロツクパ
ルスを端子３５ａ〜３５ｄに印加して第２ライ
ンの信号電荷を読出す。以下、同様な手順によ
り第３ランイ以降の信号を順次読出す。 以上の電子スイツチ３４ａ〜３４ｋに対する切
替信号、端子３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｄ，
３７，３８に対する信号は駆動回路１４０（第２
図）により与えられる。 かくして以上の説明からわかるように、本発明
による固体エリアイメージセンサ１２０は従来
（第１図）のように感光部と同じ面積の蓄積部を
必要とせず、そのチツプサイズをおよそ1/2とす
ることができる。また、１画素は２電極で形成さ
れるため、従来が４電極で１画素であつたのに対
し、２倍の解像度を得ることが可能となるもので
ある。 〔発明の変形例〕 上述の実施例において、水平電荷転送形シフト
レジスタ２２を垂直方向Ｖの一端側に設けた例で
説明したが（第３図）、第７図に示すように感光
部２１を間にしてその両側に設けてもよい。な
お、各部の符号は第３図のものを引用する。この
場合、感光部２１の右半分の信号電荷は右側の水
平レジスタ２２ａを用い、左半分の信号電荷は左
側の水平レジスタ２２ｂを用いて読出しを行うよ
うにすればよい。このようにすることにより信号
電荷の転送速度が上るので高速処理が可能とな
る。 また、水平電荷転送形シフトレジスタ２２とし
て、４相表面チヤネルのCCDを用いたが、その
他単相、２相、３相駆動のCCD、あるいは埋込
みチヤネルCCD（BCCDともいう。）やBBDを使
用することができる。 さらに、感光画素として透明電極によるMOS
構造に限らず、例えば第８図、第９図に示すよう
にPN接合のフオトダイオードを用いてもよい。
第８図は感光部の一部を示す平面図であり、その
Ｃ−C′断面を第９図に示してある。これらの第８
図、第９図を参照して、Ｐ形半導体基板５０には
Ｐ形島状半導体領域５４ａ，５４ｂとＮ形島状半
導体領域５３ａ，５３ｂが設けられ、これにより
PN接合のフオトダイオードが形成されており、
表面には絶縁膜５１を介して転送電極５２ａ〜５
２ｄが設けられている。５５はP+半導体領域で
あり、５６ａ〜５６ｃは電荷転送チヤネルを示し
ている。このように構成することにより、Ｎ領域
５３ａ，５３ｂとＰ領域５４ａ，５４ｂによる
PN接合フオトダイオードから発生した電子は正
電圧VHが印加される転送電極５２ａ，５２ｃの
下の電位の井戸に蓄積される。その他の動作は第
４図の実施例と同様である。この実施例では、転
送電極５２ａ〜５２ｄは不透明でもよい。また、
PN接合ダイオード上のみを開口した光遮蔽膜に
より覆うようにしてもよい。 なおまた、感光部２１における信号電荷の転送
も４相クロツクパルスに限らず、適宜単相、２
相、３相あるいは５相以上のクロツクパルスで駆
動してもよく、転送チヤネルも埋込みチヤネルで
あつてもよい。
第１図は従来の固体エリアイメージセンサの一
例を示す部分断面図、第２図は本発明に係る固体
エリアイメージセンサを応用した電子カメラの概
要構成を示すブロツク図、第３図は本発明による
固体エリアイメージセンサの概要構成を示す平面
図、第４図は第３図における２５の部分を拡大し
て示した部分拡大平面図、第５図は第４図におけ
るＡ−A′断面を示す断面図、第６図は第４図に
おけるＢ−B′断面を示す断面図、第７図は固体
エリアイメージセンサの他の例を示す平面図、第
８図は感光部の異なる他の例を示す部分拡大図、
第９図は第８図におけるＣ−C′断面を示す断面図
である。 １２０……固体エリアイメージセンサ、２０…
…Ｐ形半導体基板、２１……感光部、２２……水
平電荷転送形シフトレジスタ、２３……出力部、
２７ａ〜２７ｋ……透明転送電極、２８ａ〜２８
ｌ……転送電極、３０ａ〜３０ｃ……転送チヤネ
ル。
例を示す部分断面図、第２図は本発明に係る固体
エリアイメージセンサを応用した電子カメラの概
要構成を示すブロツク図、第３図は本発明による
固体エリアイメージセンサの概要構成を示す平面
図、第４図は第３図における２５の部分を拡大し
て示した部分拡大平面図、第５図は第４図におけ
るＡ−A′断面を示す断面図、第６図は第４図に
おけるＢ−B′断面を示す断面図、第７図は固体
エリアイメージセンサの他の例を示す平面図、第
８図は感光部の異なる他の例を示す部分拡大図、
第９図は第８図におけるＣ−C′断面を示す断面図
である。 １２０……固体エリアイメージセンサ、２０…
…Ｐ形半導体基板、２１……感光部、２２……水
平電荷転送形シフトレジスタ、２３……出力部、
２７ａ〜２７ｋ……透明転送電極、２８ａ〜２８
ｌ……転送電極、３０ａ〜３０ｃ……転送チヤネ
ル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に絶縁膜を介して複数配列され
た転送電極列下の電荷転送チヤネルにより、光照
射に応答して生じた信号電荷を前記電荷転送チヤ
ネルにおける前記転送電極列の配列方向端部に設
けられた読出し手段に転送して出力する固体イメ
ージセンサにおいて、 光照射期間に、前記転送電極の奇数番もしくは
偶数番のうちいずか一方の各電極下の転送チヤネ
ルに深い電位の井戸を形成し、かつ、他方の電極
下の転送チヤネルに電位障壁を形成して信号電荷
を前記電位の井戸に蓄積させる電圧を印加し、か
つ、 光しや断状態における信号読出し期間に、前記
信号読出し手段に近い前記転送電極から遠い電極
に向かつて順次電荷転送クロツクを印加する、印
加電圧制御手とを設けたことを特徴とする固体イ
メージセンサ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ
において、転送電極は透明電極であることを特徴
とする固体イメージセンサ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の固
体イメージセンサにおいて、信号読出し手段は電
荷転送チヤネルにおける転送電極列の配列方向の
一側の端部に設けられていることを特徴とする固
体イメージセンサ。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の固
体イメージセンサにおいて、信号読出し手段は電
荷転送チヤネルにおける転送電極の配列方向の両
側端部に設けられていることを特徴とする固体イ
メージセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57176663A JPS5966277A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 固体イメ−ジセンサ |
| US06/539,424 US4591917A (en) | 1982-10-07 | 1983-10-06 | Solid state image sensor |
| EP83110041A EP0106286B1 (en) | 1982-10-07 | 1983-10-07 | Solid state image sensor |
| DE8383110041T DE3376241D1 (en) | 1982-10-07 | 1983-10-07 | Solid state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57176663A JPS5966277A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 固体イメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5966277A JPS5966277A (ja) | 1984-04-14 |
| JPH0340998B2 true JPH0340998B2 (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=16017521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57176663A Granted JPS5966277A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 固体イメ−ジセンサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4591917A (ja) |
| EP (1) | EP0106286B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5966277A (ja) |
| DE (1) | DE3376241D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8301977A (nl) * | 1983-06-03 | 1985-01-02 | Philips Nv | Ladinggekoppelde beeldopneeminrichting en geheugeninrichting met hoge bitdichtheid. |
| JPS60210079A (ja) * | 1984-02-25 | 1985-10-22 | Shoichi Tanaka | 固体エリアセンサの電荷転送方法 |
| NL8500337A (nl) * | 1985-02-07 | 1986-09-01 | Philips Nv | Ladingsgekoppelde beeldopneeminrichting. |
| US4658278A (en) * | 1985-04-15 | 1987-04-14 | Rca Corporation | High density charge-coupled device imager and method of making the same |
| JPS6243275A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 固体撮像素子駆動装置 |
| JPS6281184A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Sharp Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| JPS62154780A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Toshiba Corp | イメ−ジセンサ |
| US4803375A (en) * | 1985-12-27 | 1989-02-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image sensors and methods of manufacturing same including semiconductor layer over entire substrate surface |
| US4754271A (en) * | 1987-03-10 | 1988-06-28 | Willie Edwards | Liquid crystal photograph |
| DE3715675A1 (de) * | 1987-05-11 | 1988-12-01 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Halbleiterelement |
| JPH02146876A (ja) * | 1988-11-29 | 1990-06-06 | Toshiba Corp | 光センサの駆動方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54126994A (en) * | 1978-03-25 | 1979-10-02 | Jupiter Dentsu Kk | Method of producing mold connector for multiicore cable |
| US4178614A (en) * | 1978-08-24 | 1979-12-11 | Rca Corporation | Readout of a densely packed CCD |
| JPS55163951A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-20 | Toshiba Corp | Solid-state pickup unit |
| US4500924A (en) * | 1979-11-16 | 1985-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging apparatus |
| JPS5685981A (en) * | 1979-12-15 | 1981-07-13 | Sharp Corp | Solid image pickup apparatus |
| JPS56152382A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-25 | Hitachi Ltd | Solid image pickup element |
| US4420773A (en) * | 1980-06-30 | 1983-12-13 | Nippon Kogaku K.K. | Electronic photographic camera |
| JPS57100361U (ja) * | 1980-12-12 | 1982-06-21 | ||
| JPS57178479A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-02 | Sony Corp | Solid image pickup element |
| JPS57184376A (en) * | 1981-05-09 | 1982-11-13 | Sony Corp | Signal output circuit of image pickup device |
| JPS57190471A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Two-dimensional solid state image pickup device |
| JPS5848455A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Canon Inc | 電荷転送素子 |
| BE890517A (fr) * | 1981-09-28 | 1982-01-18 | Staar Sa | Dispositif de memorisation d'images electroniques |
| JPS58119278A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-15 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 固体撮像装置 |
| JPS59115676A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Canon Inc | 撮像装置 |
| US4541010A (en) * | 1983-06-17 | 1985-09-10 | Polaroid Corporation | Electronic imaging camera |
-
1982
- 1982-10-07 JP JP57176663A patent/JPS5966277A/ja active Granted
-
1983
- 1983-10-06 US US06/539,424 patent/US4591917A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-10-07 DE DE8383110041T patent/DE3376241D1/de not_active Expired
- 1983-10-07 EP EP83110041A patent/EP0106286B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5966277A (ja) | 1984-04-14 |
| EP0106286A3 (en) | 1985-09-18 |
| EP0106286A2 (en) | 1984-04-25 |
| US4591917A (en) | 1986-05-27 |
| EP0106286B1 (en) | 1988-04-06 |
| DE3376241D1 (en) | 1988-05-11 |
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