JPH04180479A - 固体撮像装置 - Google Patents

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、固体撮像装置に関し、特に２つの水平転送部
を有する固体撮像装置に関する。

〈発明の概要〉 本発明は、２つの水平転送部を有する例えばＣＣＤ　（
Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）固体撮
像装置において、撮像部に対し近い側の水平転送部をス
ミア電荷の転送に、遠い側の水平転送部を信号電荷の転
送にそれぞれ用いることとし、この２つの水平転送部に
対して単一の出力回路部を共用化することにより、スミ
ア電荷によるスミア出力と信号電荷による信号出力との
相対的なゲイン補正を不要としつつスミアの抑圧を可能
としたものである。

〈従来の技術〉 固体撮像装置特有の現象の１つとして、スミアと称され
る偽信号の発生がある。このスミア成分は、垂直転送部
（垂直Ｃ０Ｄ）に直接に光が混入したり、半導体基板内
部で発生した信号電荷が拡散により広がって垂直転送部
に混入することによって発生するものであり、再生画像
の画質の劣化を来す要因となる。

このスミア成分を信号成分から完全に取り除いてスミア
に起因する再生画像の画質劣化を防止するために、従来
は、２つの水平転送部（水平ＣＣＤ）を有するＣＣＤ固
体撮像装置において、一方の水平転送部をスミア成分の
電荷（以下、スミア電荷と称する）の転送に、他方の水
平転送部を信号電荷（スミア電荷を含む）の転送にそれ
ぞれ用い、２つの水平転送部によってそれぞれ転送され
たスミア電荷及び信号電荷を各水平転送部の最終端に設
けられた各出力回路部を介して別々に導出し、両川力信
号の差分をとることにより、純粋な信号成分のみを取り
出すようにしていた（例えば、特開昭６３−１１７５７
７号公報参照）。

〈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ＣＣＤ固体撮像装置では
、２つの水平転送部に対してそれぞれ出力回路部を設け
た構成となっていたので、両出力回路部のゲインのバラ
ツキに起因するスミア出力と信号出力との相対的なゲイ
ン補正を後段の信号処理回路部で行わなければならない
という欠点があった。

そこで、本発明は、スミア出力と信号出力との相対的な
ゲイン補正を不要としつつスミアの抑圧を可能とした固
体撮像装置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〉 上記目的を達成するために、本発明による固体撮像装置
は、垂直及び水平方向に２次元配列されて入射光量に応
じた信号電荷を蓄積する複数個の感光部と、この感光部
から読み出される信号電荷を垂直方向に転送する垂直転
送部と、この垂直転送部から転送されるスミア電荷を水
平方向に転送する第１の水平転送部と、垂直転送部から
第１の水平転送部を介して転送される信号電荷を水平方
向に転送する第２の水平転送部と、第１及び第２の水平
転送部間に設けられて信号電荷のみを第１の水平転送部
から第２の水平転送部に転送する転送ゲートと、第１及
び第２の水平転送部から転送される信号電荷及びスミア
電荷をそれぞれ出力信号として導出する単一の出力回路
部とを具備する構成を採っている。

〈作用〉 本発明による固体撮像装置では、垂直転送部から転送さ
れるスミア電荷及び信号電荷を転送ゲートによって第１
及び第２の水平転送部に振り分ける。第１及び第２の水
平転送部によって転送されたスミア電荷及び信号電荷は
共通の出力回路部に供給される。スミア電荷及び信号電
荷に対して出力回路部が共用化されていることにより、
スミア出力と信号出力との相対的なゲイン補正が不要と
なる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例につき図面を参照しつつ詳細に説
明する。

第１図は、本発明に係るＣＣＤ固体撮像装置の一実施例
を示す概略構成図である。図において、入射光量に応し
た信号電荷を蓄積する複数個の感光部１は、垂直及び水
平方向に２次元配列されて撮像部を構成している。各感
光部１で光電変換されかつ蓄積された全画素の信号電荷
は、垂直ブランキング期間の一部で垂直転送部（以下、
垂直ＣＣＤと称する）２に読み出される。

垂直ＣＣＤ２は、第２図に示すように、１画素の感光部
１に対してこの感光部１から信号電荷が転送される信号
バケツ）２ａと転送されないいわゆる空パケット２ｂと
が対になって設けられた構成となっている。空パケット
２ｂには感光部１から信号電荷は何ら転送されないが、
垂直ＣＣＤ２に直接に光が混入したり、半導体基板内部
で発生した信号電荷が拡散により広がって垂直ＣＣＤ２
に混入することによって発生するスミア量に応じたスミ
ア電荷が蓄積されることになる。この垂直ＣＣＤ２にお
いて、信号バケツ）２ａの信号電荷及び空バケツ）２ｂ
のスミア電荷は水平ブランキング期間の一部にて１走査
線ずつ水平転送部（以下、水平ＣＯＤと称する）に転送
される。

水平ＣＣＤとして、互いに平行に配設された第１及び第
２の水平ＣＣＤ３及び４が設けられでいる。第１の水平
ＣＣＤ３はスミア電荷を転送するためのものであり、第
２の水平ＣＣＤ４は信号電荷を転送するためのものであ
る。垂直ＣＣＤ２から転送されてきた電荷のうち、スミ
ア電荷を第１の水平ＣＣＤ　（以下、スミア電荷用水平
ＣＯＤと称する）３へ、信号電荷を第２の水平ＣＯＤ　
（以下、信号電荷用水平ＣＯＤと称する）４へそれぞれ
振り分けるために、両水平ＣＣＤ３，４間に振分は転送
ゲート５が設けられている。

スミア電荷用水平ＣＣＤ３及び信号電荷用水平ＣＣＤ４
は、第３図の構造図に示すように、２本が対となって水
平方向に多数配列された２層ポリシリコン（２Ｐｏｌｙ
、３Ｐｏｌｙ）構造のストレージゲート電極ＳＴ及びト
ランスファゲート電極ＴＧによって構成され、振分は転
送ゲート５を構成するポリシリコン（ＩＰｏｌｙ）によ
って各電荷転送領域の幅がＷ、、Ｗｚ　　（ｗ、＜ｗｔ
　）となるように２分されている。スミア電荷用水平Ｃ
ＣＤ３の電荷転送領域の輻Ｗ１を信号電荷用水平〇ＣＤ
４の電荷転送領域の幅Ｗ２よりも狭く形成するのは、ス
ミア電荷用水平ＣＣＤ３で転送すべきスミア電荷量が信
号電荷用水平ＣＣＤ４で転送すべき信号電荷量よりも少
ないためである。なお、第３図中、斜線部分はチャネル
ストップ部を示している。

このように、スミア電荷用水平ＣＣＤ３において、その
電荷転送領域の幅Ｗ、を信号電荷用水平〇ＣＤ４の電荷
転送領域の幅Ｗ２よりも狭（形成することにより、信号
電荷用水平ＣＣＤ４の電荷転送領域の幅Ｗ２と同じ場合
よりも垂直Ｃ０Ｄ２から信号電荷用水平ＣＣＤ４までの
信号電荷の転送距離を短くできるため、信号電荷の転送
効率の劣化を最小限に抑えることができることになる。

振分は転送ゲート５は、感光部１から信号バケツ）２ａ
に読み出されかつ垂直方向に転送されてきた信号電荷の
みを駆動パルスφＨＨＧＯ印加タイミングで信号電荷用
水平ＣＣＤ４に転送することにより、スミア電荷と信号
電荷とを振り分ける。

すなわち、垂直ＣＣＤ２から水平ＣＣＤ３，４ヘスミア
電荷と信号電荷とを振分は転送する様子を示す第４図に
おいて、先ず、信号電荷（・印）が駆動パルスφＮ、４
゜の印加タイミングでスミア電荷用水平ＣＣＤ３から振
分は転送ゲート５を経て信号電荷用水平ＣＣＤ４へ転送
され（状態■→状態■→状態■）、続いてスミア電荷（
○印）がスミア電荷用水平ＣＣＤ３へ転送され（状態■
）、シかる後スミア電荷及び信号電荷の水平転送に移行
する（状態■）。

スミア電荷用水平ＣＣＤ３及び信号電荷用水平ＣＣＤ４
に対し、スミア電荷及び信号電荷をそれぞれスミア出力
及び信号出力として導出するための単一の出力回路部６
が共通に設けられている。

この出力回路部６は例えばフローティング・デイフュー
ジョン（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）　・
アンプ（ＦＤＡ）からなり、第５図に示すように、例え
ば矩形状のＦＤ領域６ａの隣接する２辺にてスミア電荷
用水平ＣＣＤ３．信号電荷用水平ＣＣＤ４の各水平出力
ゲート（ＨＯＧ）３ａ、４ａに接続されている。信号電
荷用水平ＣＣＤ４とその水平出力ゲー）４ａとの間には
最終段ゲート（ＬＨ）４ｂが設けられている。

このように、スミア電荷用水平ＣＣＤ３及び信号電荷用
水平ＣＣＤ４に対して単一の出力回路部６を共用するこ
とにより、スミア電荷によるスミア出力と信号電荷によ
る信号出力との相対的なゲイン差がなくなるため、後段
の図示せぬ信号処理回路部でゲイン補正を行う必要がな
くなる。

次に、出力回路部６の動作につき第６図の各部の動作波
形を参照しつつ説明する。

先ず、第５図のＦＤ領域６ａをリセットゲートパルスφ
ｌ　Ｇ　（ｄ）によってリセットすると、ＦＤ領域６ａ
の電位は出力信号（ｅ）のＰ相になる。次に、駆動パル
スφお、（ａ）が高レベルから低レベルに遷移すると、
スミア電荷用水平〇ＣＤ３で転送されてきたスミア電荷
が水平出力ゲー）３ａを通してＦＤ領３’Ａ　６　ａに
転送されるため、出力信号（ｅ）はＳ相に変化する。そ
の後、最終段ゲー）　（ＬＨ）４ｂの駆動パルスφ、　
、　（Ｃ）が高レベルから低レベルに遷移すると、信号
電荷用水平ＣＣＤ４で転送されてきた信号電荷が最終段
ゲー）４ｂ及び水平出力ゲート４ａを通してＦＤ領域６
ａに転送されるため、出力信号（ｅ）はＤ相に変化する
。

この出力信号（ｅ）は、ソースフォロワのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ　（図示せず）で増幅された後、ＣＤＳ　（相関二重
サンプリング）回ＩＩ！（図示せず）に供給される。こ
のＣＤＳ回路は、出力信号（ｅ）のＰ相とＳ相とを相関
二重サンプリングすることによってスミア出力Ｓ。ｕＬ
を導出し、さらにＰ相とＤ相とを相関二重サンプリング
することによって信号出力Ｄ　ｏ　ｕ　Ｌを導出する。

この信号出力Ｄ　ｏ　ｕ　ｔにはスミア成分が含まれて
いる。したがって、差動アンプ等を用いて信号出力り。

ｕＬからスミア出力Ｓ　Ｏｕｔを減することにより、ス
ミアが抑圧された画像信号を得ることができることにな
る。

なお、信号電荷用水平ＣＣＤ４とその水平出力ゲート４
ａとの間に、最終段ゲート（ＬＨ）４ｂを設けたことに
より、出力回路部６の出力信号として基準レベル部（ゼ
ロレベル部）、スミア出力部及び信号出力部をそれぞれ
有する信号波形（第６図（ｅ）参照）を得ることができ
るため、相関二重サンプリング等の信号処理が容易とな
る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によれば、垂直転送
部から転送されるスミア電荷及び信号電荷を転送ゲート
によって第１及び第２の水平転送部に振り分け、両水平
転送部で転送されたスミア電荷及び信号電荷に対して単
一の出力回路部を設けて兼用したので、スミア電荷によ
るスミア出力と信号電荷による信号出力との相対的なゲ
イン補正が不要となり、しかもスミアの抑圧を良好に行
える効果がある。

また、第１の水平転送部の電荷転送領域の幅を第２の水
平転送部のそれよりも狭くしたことにより、垂直転送部
から第２の水平転送部までの信号電荷の転送距離を短く
できるため、信号電荷の転送効率の劣化を最小限に抑え
ることができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るＣＣＤ固体撮像装置の一実施例
を示す構成図、 第２図は、感光部と垂直転送部の信号パケットと空パケ
ットとの対応関係を示す構成図、第３図は、第１及び第
２の水平転送部の構成を示す構造図、 第４図は、スミア電荷及び信号電荷の第１及び第２の水
平転送部への振分は転送の様子を示す状態図、 第５図は、第１．第２の水平転送部及び出力回路部の構
成を示す構造図、 第６図は、第１．第２の水平転送部及び出力回路部の各
部の動作波形図である。 １・・・感光部、　　２・・・垂直ＣＣＤ。 ３・・・スミア電荷用水平ＣＣＤ。 ４・・・信号電荷用水平ＣＣＤ。 ５・・・振分は転送ゲート。 特許出願人　　　　　　ソ　ニー株式会社代理人　　　
　　　　　弁理士　船　橋國則第３図 第６図 手続補正音 平成３年１月２９８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直及び水平方向に２次元配列されて入射光量に
   応じた信号電荷を蓄積する複数個の感光部と、前記感光
   部から読み出される信号電荷を垂直方向に転送する垂直
   転送部と、 前記垂直転送部から転送されるスミア電荷を水平方向に
   転送する第１の水平転送部と、 前記垂直転送部から前記第１の水平転送部を介して転送
   される信号電荷を水平方向に転送する第２の水平転送部
   と、 前記第１及び第２の水平転送部間に設けられて信号電荷
   のみを前記第１の水平転送部から前記第２の水平転送部
   に転送する転送ゲートと、 前記第１及び第２の水平転送部から転送される信号電荷
   及びスミア電荷をそれぞれ出力信号として導出する単一
   の出力回路部とを具備することを特徴とする固体撮像装
   置。
2. （２）前記第１の水平転送部は、前記第２の水平転送部
   よりも電荷転送領域の幅が狭いことを特徴とする請求項
   １記載の固体撮像装置。