JPH04127568A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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JPH04127568A
JPH04127568A JP2249357A JP24935790A JPH04127568A JP H04127568 A JPH04127568 A JP H04127568A JP 2249357 A JP2249357 A JP 2249357A JP 24935790 A JP24935790 A JP 24935790A JP H04127568 A JPH04127568 A JP H04127568A
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東福 勲
Shoji Doi
土肥 正二
Kenji Awamoto
健司 粟本
Katsufumi Ohashi
大橋 勝文
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Abstract

PURPOSE:To enable a delay and an addition process to be executed inside a photodetective element even if the element has defects by a method wherein a delay means, a charge eliminating means, and a composing means are provided inside a device respectively. CONSTITUTION:Signal charges separately taken out of photodetective elements 1011-101n are delayed through delay means 1021-102n independently, then transferred through charge transfer elements 1001-100n separately, made to reach to a synthesis means 104, and added together and synthesized there, whereby the TDI processed image signals excellent in S/N can be obtained. The signal charge transmitted from the photodetective element of defect out of the photodetective elements 1011-101n is eliminated through the prescribed charge eliminating means out of charge eliminating means 1031-103n while it is transferred, so that it is prevented from being transferred to the synthesis means 104. Therefore, a TDI processing can be executed inside a device without deteriorating an image in S/N due to a photodetective element of defect.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 配列された複数の受光素子からの信号電荷を素子内部で
遅延及び加算する手段を有する固体撮像装置に関し、 受光素子に欠陥がある場合でも素子内部で遅延及び加算
処理を行なうことを目的とし、複数の受光素子により光
電変換して得られた信号電荷を複数の電荷転送素子に入
力して蓄積及び転送し、撮像信号を取り出す固体撮像装
置において、前記複数の受光素子の光学走査方向と直交
する方向に配列された受光素子の出力信号電荷毎に、T
DI処理のために異なる遅延を施して対応する前記電荷
転送素子に入力する遅延手段と、該複数の電荷転送素子
の転送路の途中に夫々設けられ、欠陥受光素子からの信
号電荷を消去する電荷消去手段と、該複数の電荷転送素
子から取り出された各信号電荷を夫々加算合成して撮像
信号として取り出す合成手段とを有し、該遅延手段、電
荷消去手段及び合成手段を夫々装置内部に有するよう構
成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a solid-state imaging device having a means for delaying and adding signal charges from a plurality of arrayed light receiving elements inside the element, the present invention relates to a solid-state imaging device that has means for delaying and adding signal charges from a plurality of arranged light receiving elements within the element. In a solid-state imaging device in which signal charges obtained by photoelectric conversion by a plurality of light-receiving elements are input to a plurality of charge transfer elements for the purpose of performing addition processing, the signal charges are accumulated and transferred, and an imaging signal is extracted. For each output signal charge of the light receiving elements arranged in a direction perpendicular to the optical scanning direction of the light receiving elements, T
delay means for applying different delays for DI processing and inputting them to the corresponding charge transfer elements; and charges provided in the transfer paths of the plurality of charge transfer elements for erasing signal charges from defective light receiving elements. It has an erasing means, and a synthesizing means for adding and synthesizing each signal charge taken out from the plurality of charge transfer elements and extracting it as an imaging signal, and the delay means, the charge erasing means, and the synthesizing means are each provided inside the device. Configure it like this.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は固体撮像装置に係り、特に配列された複数の受
光素子からの信号電荷を素子内部で遅延及び加算する手
段を有する固体撮像装置に関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device having means for delaying and adding signal charges from a plurality of arrayed light receiving elements within the element.

固体撮像装置の読出し映像信号の信号対雑音比(S/N
)を向上させる一処理手法として、TDT (Time
 Delay & Integration)が知られ
ている。
Signal-to-noise ratio (S/N) of readout video signal of solid-state imaging device
) as a processing method to improve TDT (Time
Delay & Integration) is known.

このTDIは第6図に示す如く一定のピッチで配列した
複数の受光素子1の配列方向に光学走査を行ない、複数
の受光素子1の夫々から取り出された各信号電荷を対応
するアンプ2で増幅した後、遅延及び加算器3に供給し
、光学走査に同期して遅延すると共に、光学走査方向前
段の受光素子からの信号電荷が入力される遅延及び加算
器3からの信号と加算する。これにより、複数の受光素
子1からの被写体の同一走査地点での信号が夫々加算合
成されて大レベルになるのに対し、ノイズはランダムな
変化をするので上記加算によっても大レベルとはならな
いから、全体としてS/Nの改善された映像信号を出力
端子4より取り出すことができる。
This TDI performs optical scanning in the arrangement direction of a plurality of light receiving elements 1 arranged at a constant pitch as shown in Fig. 6, and each signal charge extracted from each of the plurality of light receiving elements 1 is amplified by a corresponding amplifier 2. After that, it is supplied to the delay and adder 3, where it is delayed in synchronization with optical scanning, and the signal charge from the previous stage light receiving element in the optical scanning direction is added to the input signal from the delay and adder 3. As a result, the signals from the plurality of light receiving elements 1 at the same scanning point of the subject are individually added and combined to become a large level, whereas noise changes randomly, so the above addition does not result in a large level. , a video signal with improved S/N as a whole can be taken out from the output terminal 4.

かかるTDI方式を採用した固体撮像装置では、上記の
TDI方式の特長をどのような状態でも活かすことが必
要とされる。
A solid-state imaging device employing such a TDI method is required to take advantage of the above-described features of the TDI method under any conditions.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図は従来の固体撮像装置の一例の構成図を示す。同
図中、6.〜6Nは夫々複数のフォトダイオードが図中
、上下方向に一次元配列されたフォトダイオードアレイ
、7.〜7Nは電荷転送素子(COD)によるシフトレ
ジスタで、フォトダイオードアレイ61〜6Nに対応し
て設けられている。また、フォトダイオードアレイ6l
〜6N及びCCDシフトレジスタ71〜7Nはその素子
配列方向と直交する方向にN列配置され、二次元受光部
及びマルチプレクサを構成している。
FIG. 7 shows a configuration diagram of an example of a conventional solid-state imaging device. In the figure, 6. -6N are photodiode arrays in which a plurality of photodiodes are arranged one-dimensionally in the vertical direction in the figure; 7. 7N is a shift register using a charge transfer device (COD), and is provided corresponding to the photodiode arrays 61 to 6N. In addition, the photodiode array 6L
6N and CCD shift registers 71 to 7N are arranged in N rows in a direction perpendicular to the element arrangement direction, and constitute a two-dimensional light receiving section and a multiplexer.

光学走査は図中、右から左方向へ行なわれ、これにより
フォトダイオードアレイ6.〜6Nで被写体からの光を
光電変換して得られた信号電荷が、隣接するCCDシフ
トレジスタ7l〜7Nへ転送され、その後、図中、上か
ら下方向へ各信号電荷がCODシフトレジスタ71〜7
、内を転送されてアンプ8.〜8Nへ並列に取り出され
る。アンプ81〜8Nで増幅された各CCDシフトレジ
スタ71〜7Nからの信号は、A/D変換器9.〜9N
により夫々ディジタル信号に変換される。
Optical scanning is performed from right to left in the figure, which causes the photodiode array 6. ~6N, the signal charges obtained by photoelectrically converting the light from the object are transferred to the adjacent CCD shift registers 7l~7N, and then each signal charge is transferred from top to bottom in the figure to the COD shift registers 71~7N. 7
, is transferred to the amplifier 8. ~8N in parallel. The signals from each CCD shift register 71-7N amplified by amplifiers 81-8N are sent to A/D converters 9. ~9N
are converted into digital signals respectively.

A/D変換器91〜9Nのうち91〜9□、の各出力デ
ィジタルデータは夫々メモリ10.〜10s−+を介し
てデータセレクタ11.〜11.1に夫々入力され、A
/D変換器9Nの出力ディジタルデータはメモリを介さ
ず直接データセレクタ11.に入力される。メモリlO
0〜10.1のうちi番目(ただし、i=1. 2.・
・・N−1)のメモリは(N−i)ライン分の入力ディ
ジタルデータを記憶して読み出すことにより、(N−i
)ライン期間の遅延を行なう。
Output digital data of A/D converters 91 to 9□ among A/D converters 91 to 9N are respectively stored in memories 10. ~10s-+ via data selector 11. ~11.1, respectively, and A
The output digital data of the /D converter 9N is directly sent to the data selector 11. without going through the memory. is input. memory lO
i-th from 0 to 10.1 (where i=1.2.・
...N-1) memory stores and reads out (N-i) lines of input digital data.
) Delay the line period.

メモリ10.〜10s−+の各出力遅延信号はデータセ
レクタIIl〜llN−+を通して加算器13に供給さ
れ、ここでA/D変換器9、の出力ディジタルデータと
加算される。前記したように、光学走査はフォトダイオ
ードアレイ6、から6N方向へ行なわれており、光学走
査方向上、隣接するフォトダイオード(画素)は、1ラ
イン期間の時間差を有している。しかして、ここではメ
モリ10l〜10s−+により所定期間の遅延を行なっ
ているから、加算器13では被写体の同一位置からのデ
ータ同士を加算することとなり、よって信号成分のレベ
ルは大となるのに対し、ノイズは殆ど増加しないから、
全体としてS/Nが向上した前記TDIの原理に基づく
データが加算器13より取り出される。
Memory 10. Each output delayed signal of ~10 s-+ is supplied to the adder 13 through the data selectors IIl-llN-+, where it is added to the output digital data of the A/D converter 9. As described above, optical scanning is performed from the photodiode arrays 6 to 6N, and adjacent photodiodes (pixels) in the optical scanning direction have a time difference of one line period. However, here, since the memories 10l to 10s-+ are used to delay the predetermined period, the adder 13 adds data from the same position of the subject, and therefore the level of the signal component becomes large. On the other hand, since the noise hardly increases,
The adder 13 takes out data based on the principle of TDI, which has an overall improved S/N ratio.

ところで、フォトダイオードアレイ7l〜7Nを構成す
るフォトダイオードのとれかに欠陥がある場合、そのフ
ォトダイオードの出力信号電荷は正常なフォトダイオー
ドのそれと異なるから、上記のTDI動作を行なうとか
えってS/Nが低下することがある。
By the way, if any of the photodiodes constituting the photodiode arrays 7l to 7N is defective, the output signal charge of that photodiode will be different from that of a normal photodiode, so performing the above TDI operation will actually reduce the S/N. may decrease.

そこで、この従来の固体撮像装置では予め欠陥のあるフ
ォトダイオードの位置をプログラマブル・リード・オン
リ・メモリ(FROM)12に記憶させておき、そのF
ROM12の出力信号により、正常なフォトダイオード
からの出力データのときはメモリ10.〜10□1及び
A/D変換器9、からのデータを選択させ、欠陥のある
フォトダイオードからの出力データのときはそのデータ
に代えてデータ“0”を選択するよう、データセレクタ
11.〜11.を制御するようにしている。
Therefore, in this conventional solid-state imaging device, the position of the defective photodiode is stored in advance in a programmable read-only memory (FROM) 12, and the position of the defective photodiode is stored in advance.
According to the output signal of the ROM 12, when the output data is from a normal photodiode, the memory 10. -10□1 and the A/D converter 9, and select data "0" in place of the output data from a defective photodiode if the data is output from a defective photodiode. ~11. I'm trying to control it.

これにより、欠陥があるフォトダイオードの出力は無視
されることとなり、上記のTDI動作を支障なく行なう
ことができる。
As a result, the output of the defective photodiode is ignored, and the TDI operation described above can be performed without any problem.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかるに、上記の固体撮像装置は、TDIの動作を固体
撮像素子の外部回路で行なっており、またその外部回路
はフォトダイオードアレイ6l〜6Nの列数Nに応じて
増加するため、装置の規模の小型化が困姪であるという
問題がある。
However, in the solid-state imaging device described above, the TDI operation is performed by an external circuit of the solid-state imaging device, and the external circuit increases in accordance with the number of columns N of the photodiode arrays 6l to 6N. There is a problem in that miniaturization is a disadvantage.

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、受光素子に欠
陥がある場合でも素子内部で遅延及び加算処理を行なう
ことができる固体撮像装置を提供することを目的とする
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that can perform delay and addition processing within the light-receiving element even if the light-receiving element has a defect.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は本発明の原理ブロック図を示す。本発明は遅延
手段102 l〜102 、 、電荷消去手段103□
〜103.及び合成手段104を装置内部に有する構成
としたものである。ここで、遅延手段1021〜102
.は複数の受光素子のうち光学走査方向と直交する方向
に配列された受光素子1011〜101.の出力信号電
荷毎に、TDI処理のために異なる遅延を施して対応す
る電荷転送素子1001〜100.へ入力する。
FIG. 1 shows a block diagram of the principle of the present invention. The present invention includes delay means 102 l to 102 , charge erasing means 103 □
~103. and a composition means 104 inside the apparatus. Here, delay means 1021 to 102
.. are light receiving elements 1011 to 101. which are arranged in a direction orthogonal to the optical scanning direction among the plurality of light receiving elements. For each output signal charge, a different delay is applied for TDI processing to the corresponding charge transfer elements 1001 to 100. Enter.

電荷消去手段1031〜103.は電荷転送素子100
l〜100.の転送路の途中に夫々設けられ、欠陥受光
素子からの信号電荷を消去する。また、合成手段104
は電荷転送素子1001〜100 、から取り出された
各信号電荷を夫々加算合成して撮像信号として取り出す
Charge erasing means 1031-103. is a charge transfer element 100
l~100. are provided in the middle of the transfer path, respectively, to erase signal charges from defective light-receiving elements. In addition, the synthesis means 104
The signal charges taken out from the charge transfer elements 1001 to 100 are added and combined, respectively, and taken out as an imaging signal.

なお、受光素子101 l〜101 、は光学走査方向
に2列以上あってもよく、また遅延手段I02.の遅延
時間はゼロであってもよい。
Note that the light receiving elements 101 l to 101 may be arranged in two or more rows in the optical scanning direction, and the delay means I02. The delay time may be zero.

〔作用〕[Effect]

受光素子1011〜101 、から夫々取り出された信
号電荷は遅延手段1021〜102.により別々に遅延
された後、電荷転送素子100.〜1001を別々に転
送されて合成手段104に到り、ここで加算合成される
ことにより、TDI処理されたS/Nの良好な撮像信号
とされて取り出される。
The signal charges taken out from the light-receiving elements 1011-101, respectively are sent to delay means 1021-102. After being separately delayed by charge transfer elements 100 . .about.1001 are separately transferred to the synthesizing means 104, where they are added and synthesized, and are taken out as TDI-processed imaging signals with a good S/N ratio.

また、受光素子101.〜101 、のうち欠陥のある
受光素子からの信号電荷は、その信号電荷が転送される
時に電荷消去手段1031〜1031のうち所定の−の
電荷消去手段で消去され合成手段104へは転送されな
い。従って、本発明では欠陥のある受光素子によりS/
Nが低下するという現象なしに、装置内部でTDI処理
ができる。
Moreover, the light receiving element 101. .about.101, when the signal charge is transferred, it is erased by a predetermined negative charge erasing means among the charge erasing means 1031 to 1031, and is not transferred to the combining means 104. Therefore, in the present invention, S/
TDI processing can be performed inside the device without the phenomenon that N decreases.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、上
下方向に一次元配列されたN個のフォトダイオードPD
、l〜PDINと、同様に一次元配列されたN個のフォ
トダイオードPD、、−PDいとは光学走査方向に一定
間隔で夫々配置されている。
FIG. 2 shows a configuration diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, N photodiodes PD are arranged one-dimensionally in the vertical direction.
, l to PDIN and N photodiodes PD, .

すなわち、本実施例は前記受光素子101l〜101 
、に相当するフォトダイオードPD+l〜PD、、及び
PD*l〜PD!Nが光学走査方向に2個配置されてお
り、前記n=2の例である。
That is, in this embodiment, the light receiving elements 101l to 101
, photodiodes corresponding to PD+l~PD, and PD*l~PD! Two N are arranged in the optical scanning direction, and this is an example where n=2.

また、フォトダイオードPI)z〜PD、、の各々には
光学走査方向と反対方向に第1の蓄積電極SG、1.〜
S G IIN +第1の転送電極T G + + l
〜TG81.第2の蓄積電極SG!II〜SG!IN+
第2の転送電極T G *+ I−T G *+s r
 電荷転送素子(CCD)による転送部201.〜20
1、が順次配設されている。同様に、フォトダイオード
PD□〜PD□の各々には光学走査方向と反対方向に順
次蓄積電極SG、□〜S G l!N +転送電極TG
*t−、CCDによる転送部20tl〜201N7!l
’配設されている。上記の蓄積電極SG、、l〜SG2
.Nはlライン期間の遅延を行なうために設けられてお
り、前記遅延手段1021に相当する。
Further, each of the photodiodes PI)z to PD has a first storage electrode SG, 1. ~
S G IIN + first transfer electrode T G + + l
~TG81. Second storage electrode SG! II~SG! IN+
Second transfer electrode T G *+ I-T G *+s r
Transfer unit 201 using a charge transfer device (CCD). ~20
1 are arranged in sequence. Similarly, each of the photodiodes PD□ to PD□ has storage electrodes SG, □ to S G l! sequentially in the opposite direction to the optical scanning direction. N + transfer electrode TG
*t-, CCD transfer unit 20tl to 201N7! l
'It is arranged. The above storage electrodes SG,,l~SG2
.. N is provided for delaying one line period, and corresponds to the delay means 1021.

なお、遅延手段102 tに相当する蓄積電極は、本実
施例では遅延時間ゼロなので、省略されている。
Note that the storage electrode corresponding to the delay means 102t is omitted because the delay time is zero in this embodiment.

また、転送部20+s、20tsには欠陥画素消去用リ
セットゲート21.、.2L、と欠陥画素消去用リセッ
トドレイン21+o、21ttlとが夫々設けられてお
り、これらを有するリセットトランジスタ21+ 、2
 Isが前記電荷消去手段103 、 。
Further, the transfer units 20+s and 20ts have a reset gate 21 for erasing defective pixels. ,.. 2L, and reset drains 21+o, 21ttl for erasing defective pixels are provided, respectively, and reset transistors 21+, 2 having these are provided.
Is is the charge erasing means 103.

103、を構成している。103.

OGは出力ゲートで、転送部201.〜20.N。OG is an output gate, and transfer unit 201. ~20. N.

209.〜20.Nからの信号電荷が転送される。FD
は浮動拡散層で、電界効果トランジスタ(FET)22
のゲートとFET23のドレインに夫々接続されている
。出力ゲートOGと浮動拡散層FDは前記合成手段10
4を構成している。
209. ~20. Signal charges from N are transferred. FD
is a floating diffusion layer and a field effect transistor (FET) 22
are connected to the gate of FET 23 and the drain of FET 23, respectively. The output gate OG and the floating diffusion layer FD are connected to the synthesis means 10.
4.

かかる構成の本実施例において、フォトダイオードPD
z〜PD、、、PD!l〜PD!Nで夫々光電変換され
て得られた信号電荷は、第4図に示すパルスVSG、が
印加される蓄積電極SG、、l〜S G 、+−、S 
G 1tl〜SG+*−直下の基板に送られて、ここで
蓄積される。蓄積電極S G 、、l〜SG IIN直
下の基板で1ライン期間蓄積された信号電荷は第4図に
φTGIで示すパルスが印加される転送電極T G l
+ l〜TGzH直下の基板を通って蓄積電極SG、、
l〜SG!IN直下の基板に到り、蓄積される。
In this embodiment with such a configuration, the photodiode PD
z~PD,,,PD! l~PD! The signal charges obtained by photoelectric conversion at N are applied to the storage electrodes SG, 1 to SG, +-, S to which the pulse VSG shown in FIG. 4 is applied.
It is sent to the board directly below G 1tl~SG+*- and is accumulated there. The signal charges accumulated for one line period on the substrate immediately below the storage electrodes SG,, SG IIN are transferred to the transfer electrodes TG, to which a pulse shown as φTGI in FIG. 4 is applied.
+ storage electrode SG through the substrate directly under TGzH,
l~SG! It reaches the board directly below the IN and is accumulated.

蓄積電極SG、!l〜SG、□直下の基板に蓄積された
フォトダイオードPD、、−PD、Nからの信号電荷と
、蓄積電極SG、、l〜S G ! 、−直下の基板に
蓄積されたフォトダイオードP D + l〜PD、N
からの1ライン期間遅延された信号電荷とは、第4図に
示す同一のパルスφTG2が印加される転送電極T G
 ! I l〜TG!1N、TG!!I〜TG*tN直
下の基板を同じタイミングで通過し、転送部20.1〜
201N、20!1〜20!Hに転送される。
Storage electrode SG,! l ~ SG, □ The signal charge from the photodiode PD, -PD, N accumulated on the substrate directly below and the storage electrode SG,, l ~ S G ! , - Photodiode P D + l ~ PD, N accumulated on the substrate directly below
The signal charges delayed by one line period from the transfer electrode T G to which the same pulse φTG2 shown in FIG.
! I l~TG! 1N, TG! ! It passes through the board immediately below I~TG*tN at the same timing, and transfers to the transfer section 20.1~
201N, 20!1~20! Transferred to H.

転送部2011〜20□、20*l〜20Iは夫々第4
図にφ1〜φ4で示す、互いに90°ずつ位相が異なる
4相のクロックで駆動されるCCDであり、第2図中、
上から下方向へ信号電荷を転送して出力ゲートOGへ供
給する。このOGを通じて浮動拡散層FDに入った2つ
の転送部20 、N。
The transfer units 2011 to 20□ and 20*l to 20I are the fourth
This is a CCD driven by four-phase clocks, which are shown as φ1 to φ4 in the figure, and whose phases differ by 90 degrees from each other.
Signal charges are transferred from top to bottom and supplied to output gate OG. Two transfer units 20 and N enter the floating diffusion layer FD through this OG.

20、Hからの、同じ被写体部分に関する信号電荷は加
算された上で電圧に変換された後、ソースホロワアンプ
のFET22を介してTDI処理された高S/Nの撮像
信号として端子24へ出力される。 FET23は第4
図に示すリセットパルスφRによりオンとされ、浮動拡
散層FDに蓄えられた信号電荷を半導体基板に掃き出し
、その後、再びオフとされて次のビットの信号電荷の入
力に備える。
20, the signal charges related to the same object part from H are added and converted to voltage, and then output to terminal 24 as a high S/N imaging signal processed by TDI via FET 22 of the source follower amplifier. be done. FET23 is the fourth
It is turned on by the reset pulse φR shown in the figure, and the signal charge stored in the floating diffusion layer FD is swept out to the semiconductor substrate, and then it is turned off again to prepare for inputting the signal charge of the next bit.

第4図のパルスφDl+ +  φ、、は、ゲート21
、、.21!。へ印加される信号で、欠陥のあるフォト
ダイオード(画素)の信号電荷転送時点のみハイレベル
とされて、後述のFET21.。
The pulse φDl+ + φ, in FIG. 4 is the gate 21
,,. 21! . The signal applied to the FET 21. is set to high level only at the time of signal charge transfer of the defective photodiode (pixel), and is applied to the FET 21. .

21、をオンとする。21, is turned on.

次に本実施例の要部をなす欠陥画素消去用リセットゲー
ト21.。、21.。、リセットドレイン21 、、、
 21!D、出力ゲート○G及び浮動拡散層FD付近の
構造及び動作について第3図と共に更に詳細に説明する
。第3図中、第2図と同一構成部分には同一符号を付し
、その説明を省略する。
Next, there is a reset gate 21 for erasing defective pixels, which is the main part of this embodiment. . , 21. . , reset drain 21 ,,,
21! D, the structure and operation of the output gate ○G and floating diffusion layer FD will be explained in more detail with reference to FIG. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

第3図において、31.〜31.は半導体基板上の転送
電極で、転送部201Nを構成しており、また321〜
324は同じく半導体基板上に形成された転送電極で、
転送部20.Nを構成している。
In FIG. 3, 31. ~31. are transfer electrodes on the semiconductor substrate, which constitute the transfer section 201N;
324 is a transfer electrode also formed on the semiconductor substrate,
Transfer section 20. It constitutes N.

すなわち、フォトダイオード1個に対応して4つずつ転
送電極を有する転送部が形成されている。
That is, a transfer section having four transfer electrodes is formed corresponding to one photodiode.

上記の4つの転送電極31□〜314,321〜324
には夫々同じ4相のクロックφ1〜φ4が夫々印加され
る。これにより、クロックφ1゜φ、が印加される転送
電極直下の基板のポテンシャルとクロックφ3.φ4が
印加される転送電極直下の基板のポテンシャルとが交互
に上下することにより信号電荷が転送されていく。
The above four transfer electrodes 31□~314, 321~324
The same four-phase clocks φ1 to φ4 are respectively applied to the same four-phase clocks φ1 to φ4. As a result, the potential of the substrate immediately below the transfer electrode to which the clock φ1°φ is applied and the clock φ3. Signal charges are transferred by alternately raising and lowering the potential of the substrate directly under the transfer electrode to which φ4 is applied.

また、転送部20+s、20tNには、欠陥画素消去用
リセットF E T 21 + 、21 tが接続され
、FET21..2 Itのソース領域が転送電極31
、及び3L、32.及び32.直下の基板て構成されて
いる。これらのFET21+及び212は通常はオフと
されている。
In addition, defective pixel erasing reset FETs 21 + and 21 t are connected to the transfer units 20+s and 20tN, and FETs 21. .. 2 The source region of It is the transfer electrode 31
, and 3L, 32. and 32. It consists of the board directly below it. These FETs 21+ and 212 are normally turned off.

ここて、第3図に示すように、いま転送電極3i、、3
1を直下の半導体基板にポテンシャルの井戸33か形成
され、かつ、転送電極32.。
Now, as shown in FIG. 3, the transfer electrodes 3i, 3
A potential well 33 is formed in the semiconductor substrate directly below the transfer electrodes 32 . .

322直下の半導体基板にポテンシャルの井戸35か形
成されているものとする。フォトダイオードが正常な場
合の信号電荷量はフォトダイオードへの入射光量に応じ
て変化はするか、通常の使用状況下ではポテンシャルの
井戸35に蓄積されている信号電荷36の程度であるか
、フォトダイオードに白傷等の欠陥かある場合は、ポテ
ンシャルの井戸33に蓄積されている信号電荷34のよ
うに電荷量がかなり大となる。
It is assumed that a potential well 35 is formed in the semiconductor substrate directly under the semiconductor substrate 322. Does the amount of signal charge when the photodiode is normal change depending on the amount of light incident on the photodiode, or does it correspond to the signal charge 36 accumulated in the potential well 35 under normal usage conditions? If the diode has a defect such as a white spot, the amount of charge becomes considerably large, such as the signal charge 34 accumulated in the potential well 33.

フォトダイオードに欠陥かあるか否かは予め検査して分
っているため、欠陥フォトダイオード(画素)からの信
号電荷がポテンシャルの井戸33に蓄えられた時点で、
ハイレベルの信号がFET211のゲートに印加されF
ET21.かオンとされる。これにより、欠陥画素の信
号電荷34はオンとされたFET21.のソース及びド
レインを夫々通して半導体基板に掃き出されるため、出
力ゲー)OGには転送されることはない。
Since it is known in advance whether the photodiode is defective or not, when the signal charge from the defective photodiode (pixel) is stored in the potential well 33,
A high level signal is applied to the gate of FET211 and F
ET21. or is turned on. As a result, the signal charge 34 of the defective pixel is transferred to the turned-on FET 21. Since it is swept out to the semiconductor substrate through the source and drain of the OG, it is not transferred to the output gate (OG).

なお、信号電荷36は4相クロックφl〜φ4によりそ
の後、転送電極32..32!直下のポテンシャルが破
線37で示す如(上がり、かつ、転送電極32z、32
4直下のポテンシャルが破線38で示す如く下がるため
に、ポテンシャルの井戸38へ転送され、更にその後転
送電極32゜及び32*、32s及び324の直下のポ
テンシャルは再び実線35.39で示す如くに変化する
ため、ポテンシャル39より低い一定のポテンシャル4
0の出力ゲートOG直下の基板を通して浮動拡散層FD
に入力され、ここで電圧に変換された後FET22のゲ
ート、ソースを通して端子24へ出力される。
Note that the signal charges 36 are then transferred to the transfer electrodes 32 . .. 32! As shown by the broken line 37, the potential immediately below rises and the transfer electrodes 32z, 32
Since the potential directly below 4 falls as shown by the broken line 38, it is transferred to the potential well 38, and then the potential directly below the transfer electrodes 32°, 32*, 32s and 324 changes again as shown by the solid line 35.39. Therefore, a constant potential 4 lower than potential 39
floating diffusion layer FD through the substrate directly under the output gate OG of 0
The signal is input to the terminal 24, is converted into a voltage, and is then outputted to the terminal 24 through the gate and source of the FET 22.

なお、浮動拡散層FDの信号電荷は次のビットの信号電
荷が入力される以前に、リセットパルスφRによりポテ
ンシャルが一点鎖線41.42に示す位置に下げられる
ため、半導体基板に掃き出される。
Note that, before the signal charges of the next bit are input, the signal charges in the floating diffusion layer FD are swept out to the semiconductor substrate because the reset pulse φR lowers the potential to the position shown by the dashed line 41 and 42.

ポテンシャルの井戸33に正常なフォトダイオードから
の信号電荷が蓄積される場合は、上記と同様にしてその
信号電荷が浮動拡散層FDに蓄積されることは勿論であ
る。
Of course, when signal charges from a normal photodiode are accumulated in the potential well 33, the signal charges are accumulated in the floating diffusion layer FD in the same manner as described above.

次に上記した本発明装置を備えた撮像装置について第5
図と共に説明する。同図中、50は第2図に示した本発
明になる固体撮像装置で、タイミング発生回路51の出
力タイミングパルスに基づきドライバ及びバイアス発生
回路52から前記した4相のクロックφ1〜φ、、VS
G、。
Next, the fifth section regarding the imaging device equipped with the above-described device of the present invention.
This will be explained with figures. In the figure, reference numeral 50 denotes the solid-state imaging device according to the present invention shown in FIG. 2, in which the four-phase clocks φ1 to φ, VS
G.

VSO4,φTG1.φTG、、 φR等の各種パルス
やバイアス電圧が印加される一方、FROM53から読
み出された欠陥画素情報に基づきドライバ54から前記
した欠陥画素出力消去用パルスφDR,,φDR,が印
加される。
VSO4, φTG1. While various pulses and bias voltages such as φTG, .

他方、撮像対象からの光はレンズ55を透過してミラー
56で全反射され、固体撮像装置50に入射される。こ
のミラー56はスキャナ57により所定角度範囲で往復
回動じ、撮像対象から固体撮像装置50に入射される光
を、CCD転送方向と直交する方向に光学走査する。
On the other hand, the light from the object to be imaged passes through the lens 55, is totally reflected by the mirror 56, and enters the solid-state imaging device 50. This mirror 56 is rotated back and forth within a predetermined angle range by a scanner 57, and optically scans the light incident on the solid-state imaging device 50 from the object to be imaged in a direction perpendicular to the CCD transfer direction.

固体撮像装置50から取り出された撮像信号は前記した
端子24を介してアンプ58に供給され、ここで増幅さ
れた後、信号処理回路59で信号処理される。信号処理
回路59の信号は表示回路60で表示に適した信号形態
に変換された後、陰極線管(CRT)61により表示さ
れる。
The imaging signal taken out from the solid-state imaging device 50 is supplied to the amplifier 58 via the terminal 24 described above, where it is amplified, and then subjected to signal processing in the signal processing circuit 59. The signal from the signal processing circuit 59 is converted into a signal form suitable for display by a display circuit 60 and then displayed by a cathode ray tube (CRT) 61.

かかる撮像装置において前記したTDI動作は固体撮像
装置50の内部で行なわれるから、従来のように固体撮
像装置の外部でTDT動作を行なっていた撮像装置に比
べて撮像装置の外部回路か減少し、撮像装置の小型化、
高性能化が可能となる。
In such an imaging device, the TDI operation described above is performed inside the solid-state imaging device 50, so the number of external circuits of the imaging device is reduced compared to a conventional imaging device in which the TDT operation is performed outside the solid-state imaging device. Miniaturization of imaging devices,
Higher performance is possible.

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば光学走査方向のフォトダイオードの列数は3以
上でもよく、この場合はフォトダイオードアレイに隣接
する蓄積電極や転送電極を増加することで容易に実現で
き、また固体撮像装置自体の面積の増加は、従来装置に
おける外部回路面積の増加に比へ小にできる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments; for example, the number of photodiode columns in the optical scanning direction may be three or more, and in this case, the number of storage electrodes and transfer electrodes adjacent to the photodiode array is increased. This can be easily realized, and the increase in area of the solid-state imaging device itself can be made smaller compared to the increase in external circuit area in conventional devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明によれば、欠陥のある受光素子によ
りS/Nが低下するという現象なしに装置内部でTDI
処理ができるため、TDI処理のための外部回路を不要
にでき、撮像装置の小型化、高性能化に寄与するところ
大である等の特長を有するものである。
As described above, according to the present invention, TDI can be achieved within the device without the phenomenon of S/N reduction due to defective light receiving elements.
Since the TDI processing can be performed, an external circuit for TDI processing can be eliminated, and it has the advantage of greatly contributing to the miniaturization and higher performance of imaging devices.

4、4,

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例の構成図、 第3図は本発明の一実施例の要部の動作説明図、第4図
は第2図の動作説明用タイムチャート、第5図は本発明
装置を備えた撮像装置の構成図、第6図はTDIの原理
説明図、 第7図は従来装置の一例の構成図である。 図において、 2011〜20+N、20*l〜20.Nは転送部、2
1+、21zは欠陥画素消去用リセットFET、100
1〜100.は電荷転送素子、 1011〜101.は受光素子、 1021〜102.は遅延手段、 1031−103 、は電荷消去手段、104は合成手
段、 OGは出力ゲート、 FDは浮動拡散層、 PDz−PDい、FD2.〜PD!Nはフォトダイオー
ド を示す。 彎−一光学走査方向 本発明の一実施例の構成図 第2図 光学走査方向 TDIの原理説明図 第6図
Fig. 1 is a principle block diagram of the present invention, Fig. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of the main part of an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a diagram similar to that of Fig. 2. FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of an imaging device equipped with the device of the present invention, FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of TDI, and FIG. 7 is a configuration diagram of an example of a conventional device. In the figure, 2011~20+N, 20*l~20. N is the transfer unit, 2
1+, 21z are reset FETs for erasing defective pixels, 100
1-100. are charge transfer elements, 1011-101. is a light receiving element, 1021-102. 1031-103 is a delay means, 1031-103 is a charge erasing means, 104 is a combining means, OG is an output gate, FD is a floating diffusion layer, PDz-PD, FD2. ~PD! N indicates a photodiode. Fig. 2 A diagram illustrating the principle of TDI in the optical scanning direction Fig. 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の受光素子により光電変換して得られた信号
電荷を複数の電荷転送素子(100_l〜100_m)
に入力して蓄積及び転送し、撮像信号を取り出す固体撮
像装置において、 前記複数の受光素子の光学走査方向と直交する方向に配
列された受光素子(101_l〜101_m)の出力信
号電荷毎に、TDI処理のために異なる遅延を施して対
応する前記電荷転送素子に入力する遅延手段(102_
l〜102_m)と、 該複数の電荷転送素子(100_l〜100_m)の転
送路の途中に夫々設けられ、欠陥受光素子からの信号電
荷を消去する電荷消去手段(103_l〜103_m)
と、 該複数の電荷転送素子(100_l〜100_m)から
取り出された各信号電荷を夫々加算合成して撮像信号と
して取り出す合成手段(104)と を有し、該遅延手段(102_l〜102_m)、電荷
消去手段(103_l〜103_m)及び合成手段(1
04)を夫々装置内部に有することを特徴とする固体撮
像装置。
(1) Signal charges obtained by photoelectric conversion by multiple light receiving elements are transferred to multiple charge transfer elements (100_l to 100_m)
In a solid-state imaging device that inputs, accumulates and transfers, and extracts an image signal, a TDI is generated for each output signal charge of the light receiving elements (101_l to 101_m) arranged in a direction orthogonal to the optical scanning direction of the plurality of light receiving elements. Delay means (102_
charge erasing means (103_l to 103_m) that are provided in the middle of the transfer paths of the plurality of charge transfer elements (100_l to 100_m) and erase signal charges from the defective light receiving elements.
and a synthesizing means (104) for adding and synthesizing each signal charge extracted from the plurality of charge transfer elements (100_l to 100_m) and extracting it as an imaging signal, the delaying means (102_l to 102_m), the charge Eliminating means (103_l to 103_m) and combining means (1
04) respectively inside the device.
(2)前記電荷消去手段(103_l〜103_m)は
、欠陥のある受光素子からの信号電荷の転送タイミング
に同期して入力されるパルスによりオンとされることに
より、該欠陥のある受光素子からの信号電荷を前記電荷
転送素子(100_l〜100_m)が形成された基板
中に掃き出すトランジスタ (21_1、21_2)よりなることを特徴とする請求
項1記載の固体撮像装置。
(2) The charge erasing means (103_l to 103_m) are turned on by a pulse inputted in synchronization with the transfer timing of signal charges from the defective light receiving element, so that the charge erasing means (103_l to 103_m) are The solid-state imaging device according to claim 1, comprising transistors (21_1, 21_2) that sweep signal charges into a substrate on which the charge transfer elements (100_l to 100_m) are formed.
(3)前記合成手段(104)は、前記複数の電荷転送
素子(100_l〜100_m)の各出力側に共通に設
けられた出力ゲート(OG)と、該出力ゲート(OG)
を通過した各信号電荷を夫々加算合成する単一の浮動拡
散層(FD)とよりなることを特徴とする請求項1記載
の固体撮像装置。
(3) The synthesizing means (104) includes an output gate (OG) commonly provided on each output side of the plurality of charge transfer elements (100_l to 100_m), and an output gate (OG)
2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a single floating diffusion layer (FD) that adds and synthesizes each signal charge that has passed through the FD.
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