JPH05226630A - Solid-state image pick-up device - Google Patents

Solid-state image pick-up device

Info

Publication number
JPH05226630A
JPH05226630A JP4061350A JP6135092A JPH05226630A JP H05226630 A JPH05226630 A JP H05226630A JP 4061350 A JP4061350 A JP 4061350A JP 6135092 A JP6135092 A JP 6135092A JP H05226630 A JPH05226630 A JP H05226630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
dark current
photoelectric conversion
photodetector
conversion unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4061350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuhei Iwade
秀平 岩出
Takumi Nakahata
匠 中畑
Takashi Hamana
隆 浜名
Shinsuke Nagayoshi
晋輔 永吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4061350A priority Critical patent/JPH05226630A/en
Publication of JPH05226630A publication Critical patent/JPH05226630A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To realize a solid-state image pick-up device for obtaining a certain output by controlling a dark current constituent of output a first photoelectric conversion part by using the output of a dark current detection means with a photodetector which is covered with a light-screening film. CONSTITUTION:Since photodetectors 1a and 1b of rows A and B are alternately connected to a CCD 2, the output potential change is also output alternately in the order of line and an output 16 by the photodetector 1b in the row B is only a dark current constituent since an output by the photodetector 1b in the row B is covered with a light-screening film 3. On the other hand, an output 15 by the photodetector la in the row A is the sum of the dark current constituent and the light signal constituent and the output in the order of the line is converted to voltage in sequence by an FDA 7. Then, by obtaining the difference between the output signal 15 in the row A and the output signal 16 in the row B which are output alternately by an external signal processing circuit 17, an output signal only by a photo-signal constituent where the dark current constituent is eliminated can be obtained, thus achieving a solid-state image pick-up device which can suppress scattering of output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は固体撮像装置に関し、
特にその暗電流低減を図ったものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device,
In particular, the present invention relates to a device for reducing the dark current.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は従来の固体撮像装置の平面図で
あり、図において、1は光検出器(光電変換部)、2は
電荷結合素子(以下CCD)、5は上記光検出器1にて
光電変換された光電荷をCCD2に転送する際の制御を
行うトランスファーゲート、7はフローティングディフ
ュージョンアンプ(FDA)であり、光電荷を電圧に変
換して出力するものである。また11及び12はこのア
ンプ前後段に設けられたゲート電極であり、これら電極
に印加するクロックの大きさによりFDA7のキャパシ
タンスが設定される。また13はリセット電源端子であ
り、読み出し動作毎に残留した電荷を排除するためのも
のであり、電圧VR が印加されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a plan view of a conventional solid-state image pickup device. In the figure, 1 is a photodetector (photoelectric conversion section), 2 is a charge coupled device (hereinafter CCD), and 5 is the photodetector 1. A transfer gate for controlling the transfer of the photoelectric charges photoelectrically converted by the CCD 2 to the CCD 2, and a floating diffusion amplifier (FDA) 7 for converting the photoelectric charges into a voltage and outputting the voltage. Further, 11 and 12 are gate electrodes provided in the front and rear stages of this amplifier, and the capacitance of the FDA 7 is set by the magnitude of the clock applied to these electrodes. Reference numeral 13 denotes a reset power supply terminal, which serves to eliminate electric charges remaining in each read operation, and is applied with a voltage V R.

【0003】次に動作について説明する。一定時間光が
照射されると、光検出器1には光電変換された信号電荷
とQSig と温度により決まる暗電流による電荷Qdrが蓄
えられる。この暗電流による電荷Qdrは、光検出器1の
接合を横切るときに1つの電荷が1つのパルス(ノイ
ズ)を発生するため、電荷Qdrによるパルスの総和がシ
ョットノイズとして発生する。
Next, the operation will be described. When light is irradiated for a certain period of time, the photodetector 1 stores signal charges photoelectrically converted, Q Sig, and charges Q dr due to a dark current determined by temperature. The charge Q dr due to the dark current generates one pulse (noise) when one charge crosses the junction of the photodetector 1. Therefore, the sum of the pulses due to the charge Q dr is generated as shot noise.

【0004】そしてトランスファゲート5が開くと、上
記各電荷(QSig +Qdr)がCCD2に転送され、該C
CD2の動作により上記電荷はゲート電極11の手前ま
で運ばれる。この時の状態を図12に示す。この結果、
クロックφ1 により生じるゲート電極11直下のポテン
シャルを越える分の信号がFDA7に転送され、
Then, when the transfer gate 5 is opened, the respective charges (Q Sig + Q dr ) are transferred to the CCD 2, and the C
Due to the operation of CD2, the electric charges are carried to the front of the gate electrode 11. The state at this time is shown in FIG. As a result,
A signal generated by the clock φ 1 that exceeds the potential immediately below the gate electrode 11 is transferred to the FDA 7,

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】の電圧が得られ、クロックφ2 によりゲー
ト12直下のポテンシャルが変化することによりFDA
7から出力される。ここでCはFDA7の静電容量であ
る。
The voltage of 2 is obtained, and the potential directly under the gate 12 is changed by the clock φ 2.
It is output from 7. Here, C is the capacitance of FDA7.

【0007】また図10はT・D・I(Time Delay Int
egration)動作を行なう一次元固体撮像装置の平面図で
あり、この方式によれば、従来、一次元固体撮像装置を
用い、高速で移動する物体を観測する場合、光電変換部
における信号電荷の蓄積時間が短かすぎ、観測像に対応
する信号電荷量が少なくなってしまい出力信号のS/N
比が劣化するという問題を解消することができる。
Further, FIG. 10 shows T.D.I (Time Delay Int).
FIG. 2 is a plan view of a one-dimensional solid-state imaging device performing an egration) operation. According to this method, when a one-dimensional solid-state imaging device is conventionally used to observe an object moving at high speed, accumulation of signal charges in a photoelectric conversion unit The time is too short and the amount of signal charge corresponding to the observed image becomes small, resulting in S / N of the output signal.
The problem that the ratio deteriorates can be solved.

【0008】詳述すると、この方式では光電変換部上を
移動する観測像によって生じる信号電荷のうち、同じ観
測像に対応する信号電荷同士を加え合わせることによっ
て、出力信号のS/N比を向上させるものであり、図に
おいて、2aは光電変換部1で生じた電荷を垂直方向に
転送する垂直電荷転送部(以下、略して垂直CCDと呼
ぶ)であり、2bは垂直CCD2aと同様にCCDで構
成され、垂直CCD2aで転送されてきた信号電荷を受
け取り水平方向へ転送する水平電荷転送部(以下略して
水平CCDと呼ぶ)である。なお図中、矢印は撮像装置
上に結像された観測像が移動する方向を示している。ま
たA〜Dは観測像の一部が結像される領域である。
More specifically, in this method, the S / N ratio of the output signal is improved by adding the signal charges corresponding to the same observation image among the signal charges generated by the observation image moving on the photoelectric conversion unit. In the figure, 2a is a vertical charge transfer unit (hereinafter, abbreviated as vertical CCD) for vertically transferring the charges generated in the photoelectric conversion unit 1, and 2b is a CCD like the vertical CCD 2a. A horizontal charge transfer unit (hereinafter abbreviated as horizontal CCD) configured to receive the signal charges transferred by the vertical CCD 2a and transfer them in the horizontal direction. In the figure, the arrow indicates the direction in which the observation image formed on the imaging device moves. Further, A to D are regions where a part of the observed image is formed.

【0009】今、観測像の一部が領域Aに結像されてい
るとする。この観測像の一部を01とすると、領域Aの
光電変換部1には観測像01 に応じた電荷(qSig )及
び温度により決まる暗電流による電荷(qdr)が蓄積さ
れる。そしてこの蓄積された信号電荷(qSig +qdr
は観測像01 が領域Aから領域Bへ移動する間にトラン
スファーゲート5がON状態となり、垂直CCD2aへ
読み出される。そして読み出された信号電荷(qSig
dr)は垂直CCD2a内を垂直方向へ転送される。こ
のときの転送速度は観測像の移動速度に等しい。
Now, it is assumed that a part of the observed image is formed in the area A. When a part of the observation image with 0 1, charge corresponding to the observation image 0 1 The photoelectric conversion portion 1 of the area A (q Sig) and the charge due to the dark current determined by the temperature (q dr) are stored. And this accumulated signal charge (q Sig + q dr )
The transfer gate 5 is turned on while the observation image 0 1 moves from the area A to the area B and is read out to the vertical CCD 2a. Then, the read signal charge (q Sig +
q dr ) is vertically transferred in the vertical CCD 2a. The transfer speed at this time is equal to the moving speed of the observed image.

【0010】つづいて、観測像01 が領域Bへ達する
と、この領域Bの光電変換部1に観測像01 に対応した
信号電荷(qSig )と暗電流(qdr)が蓄積される。こ
れは領域Aの光電変換部1に蓄積された信号電荷(q
Sig +qdr)に等しい。このとき、領域Aには次の観測
像02 が結像されている。そして領域Bの光電変換部1
で蓄積された信号電荷(qSig +qdr)は、所定の蓄積
時間の後に、観測像01 が領域Bから領域Cへ移動する
間にトランスファゲート5が“ON”状態になり、光電
変換部1から垂直CCD2aへ読み出され、垂直CCD
2aのこの部分へ転送されてきた上記領域Aで読み出さ
れた信号電荷(qSig +△q)と加え合わされて2倍の
信号電荷(2qSig +2qdr)となる。すなわち観測像
1 に対応した信号電荷量は2倍となる。従って、光電
変換部1を垂直方向にn個並べてこの動作をn回繰り返
すと観測像01 に対応した信号電荷量はn倍(nqSig
+nqdr)、暗電流によるショットノイズは√n倍とな
る。そしてこのようにして垂直CCD2a内で積算され
n倍になった信号電荷は水平CCD2bへ移された後、
FDA7へ転送される。このとき、nqSig =QSig
nqdr=Qdrとして見ると、この状態は図12で示した
ものと同様のものとなる。
Subsequently, when the observed image 0 1 reaches the region B, the signal charge (q Sig ) and the dark current (q dr ) corresponding to the observed image 0 1 are accumulated in the photoelectric conversion section 1 of the region B. .. This is the signal charge (q
Sig + q dr ). At this time, the next observation image 0 2 is formed in the region A. Then, the photoelectric conversion unit 1 in the area B
The signal charge (q Sig + q dr ) accumulated in step S1 is transferred to the photoelectric conversion unit while the transfer gate 5 is in the ON state while the observed image 0 1 moves from the region B to the region C after a predetermined accumulation time. 1 is read to the vertical CCD 2a, and the vertical CCD
The signal charge (q Sig + Δq) read out in the area A transferred to this portion of 2a is added to form a double signal charge (2q Sig + 2q dr ). That is, the signal charge amount corresponding to the observed image 0 1 is doubled. Therefore, when n photoelectric conversion units 1 are arranged in the vertical direction and this operation is repeated n times, the signal charge amount corresponding to the observed image 0 1 is n times (nq Sig
+ Nq dr ), shot noise due to dark current is √n times. Then, after the signal charges accumulated in the vertical CCD 2a and multiplied by n in this way are transferred to the horizontal CCD 2b,
Transferred to FDA7. At this time, nq Sig = Q Sig ,
Viewed as nq dr = Q dr , this state is similar to that shown in FIG.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
以上の様に構成されており、温度が高くなり、暗電流成
分(qdr,Qdr)が増加すると、後段のFDA7から出
力される電圧、
The conventional solid-state image pickup device is constructed as described above, and when the temperature rises and the dark current components (q dr , Q dr ) increase, it is output from the FDA 7 in the subsequent stage. Voltage,

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】が図12に示すゲート電極12のポテンシ
ャルよりも大きくなり、正確な信号電荷QSig を得るこ
とができなくなり、画像劣化を招くこととなるという問
題点があった。
However, there is a problem in that the potential becomes larger than the potential of the gate electrode 12 shown in FIG. 12, an accurate signal charge Q Sig cannot be obtained, and image deterioration is caused.

【0014】この発明は上記の様な問題点を解消するた
めになされたもので、熱により変動する暗電流成分を効
果的に取り除き、一定の出力を得ることができる固体撮
像装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to obtain a solid-state image pickup device capable of obtaining a constant output by effectively removing a dark current component which fluctuates due to heat. To aim.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
装置は、第1の光電変換部出力を第1の電荷転送部で転
送し、これを第1の電圧変換部により電圧に変換するよ
うにした固体撮像装置において、遮光膜で覆われた光検
出器を有し、該光検出器出力を暗電流として検出する暗
電流検出手段と、上記第1の光電変換部出力の暗電流成
分を上記暗電流検出手段出力に応じて制御する暗電流制
御手段とを備えたものである。
In the solid-state image pickup device according to the present invention, the output of the first photoelectric conversion unit is transferred by the first charge transfer unit, and this is converted into a voltage by the first voltage conversion unit. In the solid-state imaging device described above, a dark current detecting unit that has a photodetector covered with a light-shielding film, detects the photodetector output as a dark current, and a dark current component of the output of the first photoelectric conversion unit is provided. And a dark current control means for controlling according to the output of the dark current detection means.

【0016】[0016]

【作用】この発明においては、遮光膜で覆われた光検出
器を有する暗電流検出手段出力を用いて、第1の光電変
換部出力の暗電流成分を制御するようにしたから、温度
により変動する暗電流成分を効果的に取り除くことがで
きる。
In the present invention, since the dark current detecting means output having the photodetector covered with the light shielding film is used to control the dark current component of the output of the first photoelectric conversion portion, it varies depending on the temperature. It is possible to effectively remove the dark current component that occurs.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の一実施例による固体撮像装
置を図について説明する。図1及び図2において、図1
0及び図11と同一符号は同一または相当部分を示し、
図11に示したような固体撮像装置の構成を2組設け、
片方のCCD21に接続する各光電変換部(光検出器)
1bを遮光膜3で覆うとともに、CCD21後段のFD
A7bと他方のFDA7a前段のゲート電極11aとを
金属配線14で接続し、FDA7bの出力をゲート電極
11aに印加するようにしたものである。またリセット
電源端子13aにはリセット電圧VRaが、リセット電源
端子13bにはリセット電圧VRbが印加されているもの
とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2, in FIG.
0 and the same symbols as FIG. 11 indicate the same or corresponding parts,
Two sets of solid-state imaging device configurations as shown in FIG. 11 are provided,
Each photoelectric conversion unit (photodetector) connected to one CCD 21
1b is covered with the light-shielding film 3, and the FD in the latter stage of the CCD 21 is
A7b is connected to the gate electrode 11a at the previous stage of the other FDA 7a by a metal wiring 14, and the output of the FDA 7b is applied to the gate electrode 11a. The reset voltage V Ra is applied to the reset power supply terminal 13a and the reset voltage V Rb is applied to the reset power supply terminal 13b.

【0018】次に動作について説明する。一定時間光が
照射された後、トランスファーゲート5a,5bが開く
と、光検出器1a,1bに蓄積されていた光電荷は、光
検出器1a,1bからCCD2及び21にそれぞれ転送
される。このとき検出器1bは遮光膜3により遮光され
ているので光は入射せず、主として温度から決まる暗電
流による電荷が蓄えられており、この暗電流に基づく電
荷がCCD21に転送される。
Next, the operation will be described. When the transfer gates 5a and 5b are opened after being irradiated with light for a certain period of time, the photocharges accumulated in the photodetectors 1a and 1b are transferred from the photodetectors 1a and 1b to the CCDs 2 and 21, respectively. At this time, the detector 1b is shielded by the light-shielding film 3, so that light does not enter, and charges due to a dark current mainly determined by the temperature are stored, and the charges based on this dark current are transferred to the CCD 21.

【0019】そしてCCD21から送られてきた暗電流
の、ゲート電極11b直下のポテンシャル障壁を越えた
分の電荷QdrがFDA7bに移ると、金属配線14に
は、
Then, when the charge Q dr of the dark current sent from the CCD 21 that exceeds the potential barrier directly below the gate electrode 11b is transferred to the FDA 7b, the metal wiring 14 is

【0020】[0020]

【数3】 [Equation 3]

【0021】の電圧が発生する。ここでCはFDA7b
の容量である。
The voltage of is generated. Where C is FDA7b
Is the capacity of.

【0022】この電圧変化により、図2に示す様に、ゲ
ート電極11aの電圧が変化し、クロックφ1 によるポ
テンシャルよりも、ゲート電極11下のポテンシャルが
△Vだけ上昇する。そしてこのポテンシャル上昇分△V
によるゲート電極11下のポテンシャル障壁の高さが、
CCD2で運ばれてきた光検出器1aの暗電流成分Qdr
をFDA7aのウエルに流れ込まないように設定してお
けば、信号電荷QSig分のみを取り出すことができる。
例えば、光検出器1aを遮光した状態でクロックφ1
印加してゲート電極11a前段のCCD2に蓄積される
暗電流のみによる信号電荷がFDA7aに流れ込まない
ように、ΔVによりゲート電極11a下のポテンシャル
障壁の高さを設定することにより、以降温度変化により
ΔVが変動してもこれに応じた分だけゲート電極11a
下の障壁も変化するようになり、FDA7aには信号電
荷成分のみが転送されるようになる。
Due to this voltage change, as shown in FIG. 2, the voltage of the gate electrode 11a changes, and the potential under the gate electrode 11 rises by ΔV above the potential due to the clock φ 1 . And this potential increase ΔV
The height of the potential barrier under the gate electrode 11 due to
Dark current component Q dr of the photodetector 1a carried by the CCD 2
Is set so as not to flow into the well of the FDA 7a, only the signal charge Q Sig can be taken out.
For example, by applying the clock φ 1 with the photodetector 1a shielded from light, the potential ΔV below the gate electrode 11a is prevented by ΔV so that signal charges due to only the dark current accumulated in the CCD 2 in the preceding stage of the gate electrode 11a do not flow into the FDA 7a. By setting the height of the barrier, even if ΔV fluctuates due to a temperature change thereafter, only the gate electrode 11a corresponding to this changes.
The lower barrier also changes, and only the signal charge component is transferred to the FDA 7a.

【0023】その後残存した暗電流成分Qdrはリセット
電圧電圧VRaを印加することにより排出される。
The remaining dark current component Q dr is discharged by applying the reset voltage voltage V Ra .

【0024】このように本実施例によれば、一方のCC
D21に接続された光検出器1bを遮光膜3で覆い、F
DA7bに流入した電荷を電圧に変化して、他方のCC
D2のFDA7a前段のゲート電極11aに加えるよう
にしたから、ゲート電極11aのポテンシャルがFDA
7aに流入する暗電流分に相当する分だけ上昇し、FD
A7aには信号電荷QSig のみが流れ込み、暗電流のみ
を効果的に排除することができる。
As described above, according to this embodiment, one CC
The photodetector 1b connected to D21 is covered with the light shielding film 3,
The charge flowing into DA7b is changed into voltage, and the other CC
Since it is added to the gate electrode 11a in the previous stage of the FDA 7a of D2, the potential of the gate electrode 11a is FDA.
It rises by the amount corresponding to the dark current flowing into 7a, and FD
Only the signal charge Q Sig flows into A7a, and only the dark current can be effectively eliminated.

【0025】なお、FDA7のキャパシタンスCを大き
く設定することで、FDA7の飽和限界を高めることも
考えられるが、キャパシタンスCを大きくすると、小さ
い信号電荷を電圧に変換する際の感度が低下し、ひいて
は撮像感度の低下を招くこととなる。しかるに本実施例
では暗電流による暗電流成分のみを検出してこれに応じ
た分だけ光検出器1aで変換された光電荷からその暗電
流成分を除去するため、撮像感度を低下させることがな
い。
It is possible to increase the saturation limit of the FDA 7 by setting the capacitance C of the FDA 7 large, but if the capacitance C is increased, the sensitivity at the time of converting a small signal charge into a voltage is lowered, and as a result, This leads to a decrease in imaging sensitivity. However, in the present embodiment, only the dark current component due to the dark current is detected, and the dark current component is removed from the photocharge converted by the photodetector 1a by the amount corresponding thereto, so that the imaging sensitivity is not lowered. ..

【0026】次に本発明の第2の実施例を図3を用いて
説明する。この実施例では、1つのCCD2の両側に光
変換器1a.1bをこれらが千鳥格子状となるように配
置し、一方の列の光変換器1bを遮光膜3で覆うように
したものである。ここでは、遮光膜3に覆われている光
検出器1b列をB列,遮光膜3におおわれていない光検
出器1a列をA列とする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the light converters 1a. 1b are arranged in a zigzag pattern, and the optical converters 1b in one row are covered with the light shielding film 3. Here, the photodetector 1b row covered with the light shielding film 3 is referred to as a B row, and the photodetector 1a row not covered with the light shielding film 3 is referred to as an A row.

【0027】次に動作について説明する。図4は上記固
体撮像装置を動作させた場合の出力電圧の変化を示す。
横軸は時間経過を示し、縦軸は出力電圧を示す。また1
5はA列の光検出器1aによる信号変化を示し、16は
B列の光検出器1bによる信号変化を示す。図に示すよ
うに、A列とB列の光検出器1a,1bは交互にCCD
2に接続されているために、その出力電位変化も交互に
線順次に出力される。そこで、B列の光検出器1bによ
る出力16は遮光膜3により覆われているため暗電流成
分Qdrのみである。これに対しA列の光検出器1aによ
る出力15は暗電流成分と光信号成分の和(Qdr+Q
Sig )である。よって、この線順次の出力を比較的キャ
パシタンスの大きいFDA7にて順次電圧に変換した
後、外部信号処理回路17で、交互に出力されるA列の
出力信号15とB列の出力信号16との差(Qdr+Q
Sig −Qdr)をとることにより、暗電流成分を削除した
光信号成分のみによる出力信号を得ることができ、出力
のばらつきを抑えることができる。
Next, the operation will be described. FIG. 4 shows changes in the output voltage when the solid-state imaging device is operated.
The horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the output voltage. Again 1
Reference numeral 5 shows a signal change by the photodetector 1a in the A row, and 16 shows a signal change by the photodetector 1b in the B row. As shown in the figure, the photodetectors 1a and 1b in the rows A and B are CCDs alternately.
Since it is connected to 2, the output potential change is alternately output line-sequentially. Therefore, the output 16 from the photodetector 1b in the B-row is only the dark current component Q dr because it is covered with the light-shielding film 3. On the other hand, the output 15 from the photodetector 1a in the column A is the sum (Q dr + Q) of the dark current component and the optical signal component.
Sig ). Therefore, after the line-sequential output is sequentially converted into a voltage by the FDA 7 having a relatively large capacitance, the external signal processing circuit 17 alternately outputs the output signal 15 of the A column and the output signal 16 of the B column. Difference (Q dr + Q
By taking Sig− Q dr ), it is possible to obtain an output signal based only on the optical signal component from which the dark current component has been deleted, and suppress variations in output.

【0028】次に本発明の第3の実施例を図5を用いて
説明する。この実施例では、同一のCCDの片側に通常
の光検出器と遮光膜で覆った光検出器とを交互に配置す
るとともに、遮光されていない光検出器とトランスファ
ーゲートとの間にスキミングゲートを設け、これに遮光
された光検出器の出力を与えてCCDに転送される遮光
されていない光検出器の暗電流成分を除去するようにし
たものである。図5において、1bは遮光膜3により覆
われたダミー光検出器、6は光検出器1aとトランスフ
ァーゲート5との間に設けられたスキミングゲートであ
り、上記ダミー光検出器1bの出力が与えられるように
なっている。また8は、光検出器1a,1bの残存した
暗電流をリセットゲート9の出力を受けて外部へ吐き出
すためのリセットドレインである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a normal photodetector and a photodetector covered with a light-shielding film are alternately arranged on one side of the same CCD, and a skimming gate is provided between the non-light-shielded photodetector and the transfer gate. This is provided so that the output of the light detector shielded from light is provided to remove the dark current component of the light detector not shielded from light which is transferred to the CCD. In FIG. 5, 1b is a dummy photodetector covered with the light-shielding film 3, 6 is a skimming gate provided between the photodetector 1a and the transfer gate 5, and the output of the dummy photodetector 1b is given. It is designed to be used. Reference numeral 8 denotes a reset drain for receiving the output of the reset gate 9 and discharging the dark current remaining in the photodetectors 1a and 1b to the outside.

【0029】次に動作について説明する。図6は本実施
例の動作を説明するためのポテンシャル図であり、図5
のa−a′及びb−b′線におけるものであり、また図
6(a) は光電荷蓄積期間、図6(b) は光検出器1aから
CCD2への電荷転送期間、図6(c) は光検出器1 及び
遮光膜3のついたダミー光検出器1のリセット期間をそ
れぞれ表わしている。
Next, the operation will be described. FIG. 6 is a potential diagram for explaining the operation of this embodiment.
6 (a) is the photocharge accumulation period, FIG. 6 (b) is the charge transfer period from the photodetector 1a to the CCD 2, and FIG. ) Represents the reset period of the photodetector 1 and the dummy photodetector 1 with the light shielding film 3, respectively.

【0030】まず図6(a) の光電荷蓄積期間について説
明する。トランスファゲート5及びリセットゲート9に
はLowレベルの電圧が印加されているため、これらゲ
ートはオフとなっている。したがって光検出器1aに
は、光信号電荷QSig 及び暗電流成分Qdrが蓄積され
る。一方、ダミー光検出器1bには暗電流成分Qdrのみ
が蓄積される。尚、ダミー光検出器1bとスキミングゲ
ート6は通じており、スキミングゲートのポテンシャル
高さは、ダミー検出器1bの温度変化による暗電流成分
に連動して変化し、ダミー検出器1bの電荷のポテンシ
ャル高さと一致する様に調節されている。
First, the photocharge accumulation period shown in FIG. 6A will be described. Since a low level voltage is applied to the transfer gate 5 and the reset gate 9, these gates are off. Therefore, the optical signal charge Q Sig and the dark current component Q dr are accumulated in the photodetector 1a. On the other hand, only the dark current component Q dr is accumulated in the dummy photodetector 1b. The dummy photodetector 1b communicates with the skimming gate 6, and the potential height of the skimming gate changes in conjunction with the dark current component due to the temperature change of the dummy detector 1b, and the potential of the charge of the dummy detector 1b is changed. Adjusted to match height.

【0031】次に図6(b) の電荷転送期間において、ト
ランスファゲート5にHighレベル電圧が印加され、
光検出器1aに蓄積された電荷がCCD2へ転送される
わけであるが、このときスキミングゲート6のポテンシ
ャル高さがダミー光検出器1bの電荷のポテンシャル高
さと一致する様に調節されているため、光検出器1aの
暗電流成分Qdrは転送されず、よって光信号成分QSig
のみが転送される。
Next, during the charge transfer period of FIG. 6B, a high level voltage is applied to the transfer gate 5,
The charges accumulated in the photodetector 1a are transferred to the CCD 2. At this time, the potential height of the skimming gate 6 is adjusted to match the charge potential height of the dummy photodetector 1b. , The dark current component Q dr of the photodetector 1a is not transferred, and thus the optical signal component Q Sig
Only transferred.

【0032】次に図6(c) のリセット期間において、ト
ランスファゲート5にLowレベル電圧が、またリセッ
トゲート9にはHighレベル電圧が印加され、このた
め、光検出器1a及びダミー光検出器1bの暗電流成分
電荷Qdrは、リセットドレイン8へ引き抜かれ、光検出
器1a及びダミー光検出器1bはリセットされることと
なる。以上の様にして光信号電荷QSig のみをCCD2
へ転送することができる。
Next, during the reset period of FIG. 6C, a low level voltage is applied to the transfer gate 5 and a high level voltage is applied to the reset gate 9, so that the photodetector 1a and the dummy photodetector 1b are applied. The dark current component charge Q dr is extracted to the reset drain 8, and the photodetector 1a and the dummy photodetector 1b are reset. As described above, only the optical signal charge Q Sig is transferred to the CCD 2
Can be transferred to.

【0033】次に本発明の第4の実施例について説明す
る。この実施例では、T・D・I動作を行う固体撮像装
置に適用した場合を示し、図7に示すように、光検出器
1aと遮光膜3で覆われたダミー光検出器1bを交互に
配列するとともに、垂直転送CCD2aにダミー光検出
器1bと一対に、1つ手前の光検出器1aから転送され
てきた信号電荷から暗電流成分を除去するための暗電流
除去部27を設けたものであり、遮光膜3を設けた光検
出器1bが暗電流検出器26となっており、またこの暗
電流検出器26と前記暗電流除去部27とで暗電流除去
装置10を構成している。なお、図中矢印は撮像装置上
に結像された観測像が移動する方向を示している。ま
た、A〜Bは観測像の一部が結像される領域を示す。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the case where the present invention is applied to a solid-state image pickup device which performs T / D / I operation is shown. As shown in FIG. 7, the photodetector 1a and the dummy photodetector 1b covered with the light shielding film 3 are alternately arranged. Along with the arrangement, the vertical transfer CCD 2a is provided with a pair of dummy photodetectors 1b and a dark current removing unit 27 for removing a dark current component from the signal charge transferred from the photodetector 1a one before. The photodetector 1b provided with the light shielding film 3 serves as the dark current detector 26, and the dark current detector 26 and the dark current removing unit 27 constitute the dark current removing device 10. .. In addition, the arrow in the figure indicates the direction in which the observation image formed on the imaging device moves. In addition, A to B indicate regions where a part of the observed image is formed.

【0034】また、図8及び図9は図7の暗電流除去装
置10の詳細な構成を示す平面図及び、その各部におけ
る断面図であり、図において、71は暗電流検出器26
から読み出された暗電流成分Qdrを電圧に変換するフロ
ーティング・ディフュージョン・アンプ(FDA)、2
8,29は信号電荷がCCD2a内を転送する際の制御
を行うためのCCDゲート電極、30はゲート電極2
8,29の下方に位置し、ポテンシャルウエルが形成さ
れCCD2内の信号電荷が転送されるn+ 型領域、31
は暗電流除去部27に転送されてきた信号電荷を蓄積す
るための蓄積ゲート電極である。また32は、暗電流検
出器26で検出された暗電流成分の出力電圧が印加さ
れ、信号電荷から前記暗電流成分の出力電圧と同等分の
信号電荷を取り除く(スキミングする)ためのスキミン
グゲート、33は蓄積ゲート31に残された暗電流成分
を除去するための暗電流成分除去ゲート、34は暗電流
成分を排出するオーバーフロードレイン、35はFDA
71のリセットゲート、37はFDA71とスキミング
ゲート32とを配線する金属配線である。また、リセッ
ト電源端子36にはリセット電圧VR 印加されているも
のとする。
8 and 9 are a plan view showing a detailed structure of the dark current removing device 10 of FIG. 7 and cross-sectional views of respective portions thereof, in which 71 is a dark current detector 26.
A floating diffusion amplifier (FDA) for converting the dark current component Q dr read from the device into a voltage, 2
Reference numerals 8 and 29 are CCD gate electrodes for controlling the transfer of signal charges in the CCD 2a, and 30 is the gate electrode 2
An n + -type region located below 8 and 29, in which a potential well is formed and in which the signal charge in the CCD 2 is transferred, 31
Is a storage gate electrode for storing the signal charges transferred to the dark current removing section 27. Reference numeral 32 denotes a skimming gate to which the output voltage of the dark current component detected by the dark current detector 26 is applied and which removes (skims) a signal charge equivalent to the output voltage of the dark current component from the signal charge, 33 is a dark current component removal gate for removing the dark current component left in the storage gate 31, 34 is an overflow drain for discharging the dark current component, and 35 is FDA.
Reference numeral 71 is a reset gate, and 37 is a metal wiring for wiring the FDA 71 and the skimming gate 32. Further, it is assumed that the reset voltage V R is applied to the reset power supply terminal 36.

【0035】動作について説明する。T・D・I動作に
より領域Aの光検出器1aから暗電流成分を含む信号電
荷が垂直転送CCD2aのn+ 領域30を伝わって暗電
流除去装置10へ転送されてくると、まず暗電流検出器
26のトランスファゲート5がONし、暗電流による電
荷QdrがFDA71へ読み出される。これにより金属配
線37には、
The operation will be described. When the signal charges including the dark current component are transferred from the photodetector 1a in the area A through the n + area 30 of the vertical transfer CCD 2a to the dark current removing device 10 by the T / D / I operation, the dark current is detected first. The transfer gate 5 of the device 26 is turned on, and the charge Q dr due to the dark current is read out to the FDA 71. As a result, the metal wiring 37

【0036】[0036]

【数4】 [Equation 4]

【0037】の電圧が発生し、これがスキミングゲート
32に印加される。ここで、CはFDA71での静電容
量である。そしてこのスキミングゲート32の電圧変化
により、スキミングゲート32下のポテンシャルが△V
だけ上昇する。このポテンシャルの上昇分△Vが光検出
器1aから転送され蓄積ゲート31に蓄積された信号電
荷に含まれている暗電流成分Qdrを妨げる様に設定して
おけば、後段のCCD29に信号電荷成分Qsig のみが
転送され、従って信号電荷成分Qsig のみを取り出すこ
とができる。例えば、光検出器1aを遮光したときに電
荷蓄積ゲート31に蓄積される暗電流成分のみからなる
電荷がCCD29に流れ込まないように、ΔVに対して
スキミングゲート32の障壁ができるように設定するこ
とで、以降温度変化によりΔVが変動してもこれに応じ
た分だけスキミングゲート32下の障壁も変化するよう
になり、CCD29には信号電荷成分のみが転送される
ようになる。
The voltage of (3) is generated and applied to the skimming gate 32. Here, C is the electrostatic capacitance of the FDA 71. Due to this voltage change of the skimming gate 32, the potential under the skimming gate 32 is ΔV.
Only rises. If the increase amount ΔV of this potential is set so as to prevent the dark current component Q dr contained in the signal charges transferred from the photodetector 1a and accumulated in the accumulation gate 31, the signal charges are stored in the CCD 29 in the subsequent stage. Only the component Q sig is transferred, so only the signal charge component Q sig can be extracted. For example, it is necessary to set the barrier of the skimming gate 32 with respect to ΔV so that the charge composed of only the dark current component accumulated in the charge accumulation gate 31 does not flow into the CCD 29 when the photodetector 1a is shielded from light. Then, even if ΔV fluctuates due to a temperature change thereafter, the barrier below the skimming gate 32 also changes accordingly, and only the signal charge component is transferred to the CCD 29.

【0038】一方、蓄積ゲート31下に残された暗電流
成分Qdrは暗電流成分除去ゲート33をONすることに
よりオーバーフロードレイン34から排出される。ま
た、暗電流検出器26の暗電流成分Qdrはリセットゲー
ト35をONすることによりリセット電源端子36側に
排出される。
On the other hand, the dark current component Q dr left under the accumulation gate 31 is discharged from the overflow drain 34 by turning on the dark current component removal gate 33. The dark current component Q dr of the dark current detector 26 is discharged to the reset power supply terminal 36 side by turning on the reset gate 35.

【0039】以上の動作を各光検出器1aごとに行え
ば、各光検出器1aで発生する暗電流成分を次段の暗電
流除去装置10にてそれぞれ全て除去でき、従ってCC
D2の容量を大きくすることなく、ブルーミングの発生
を効果的に抑えることができ、さらに素子温度の変化に
よる出力のバラツキを抑制できる。
If the above operation is performed for each photodetector 1a, the dark current component generated in each photodetector 1a can be completely removed by the dark current removing device 10 in the next stage, and therefore CC
It is possible to effectively suppress the occurrence of blooming without increasing the capacitance of D2, and it is possible to suppress variations in output due to changes in element temperature.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る固体撮像装
置によれば、遮光膜で覆われた光検出器を有する暗電流
検出手段出力を用いて、第1の光電変換部出力の暗電流
成分を制御するようにしたから、温度により変動する暗
電流成分を効果的に取り除くことができ、温度変化に係
わらず常に安定した映像信号を得ることができるという
効果がある。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, the dark current of the first photoelectric conversion unit is output by using the output of the dark current detecting means having the photodetector covered with the light shielding film. Since the components are controlled, it is possible to effectively remove the dark current component that fluctuates depending on the temperature, and it is possible to always obtain a stable video signal regardless of the temperature change.

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

【図1】本発明の第1の実施例による固体撮像装置を示
す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記固体撮像装置の動作を説明するためのポテ
ンシャル図。
FIG. 2 is a potential diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device.

【図3】本発明の第2の実施例による固体撮像装置を示
す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】上記固体撮像装置の出力電圧の変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing changes in output voltage of the solid-state imaging device.

【図5】本発明の第3の実施例による固体撮像装置を示
す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】上記固体撮像装置の動作を説明するためのポテ
ンシャル図。
FIG. 6 is a potential diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device.

【図7】本発明の第4の実施例によるT・D・I動作を
行う固体撮像装置を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a solid-state imaging device which performs T / D / I operations according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】上記固体撮像装置の暗電流除去装置の詳細な構
成図。
FIG. 8 is a detailed configuration diagram of a dark current removing device of the solid-state imaging device.

【図9】上記固体撮像装置の暗電流除去装置動作を説明
するためのポテンシャル図。
FIG. 9 is a potential diagram for explaining the operation of the dark current removing device of the solid-state imaging device.

【図10】従来のT・D・I動作方式の固体撮像装置を
示す平面図。
FIG. 10 is a plan view showing a conventional T / D / I operation type solid-state imaging device.

【図11】従来の固体撮像装置の構成を示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing the configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図12】上記固体撮像装置の動作を説明するためのポ
テンシャル図。
FIG. 12 is a potential diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光検出器 2,21 CCD 3 遮光膜 4 オーバフロードレイン 5 トランスファーゲート 6 スキミングゲート 7 FDA 8 リセットドレイン 9 リセットゲート 10 暗電流除去装置 11,12 ゲート電極 13 リセット電源端子 14 金属配線 26 暗電流検出器 27 暗電流除去部 1 Photodetector 2, 21 CCD 3 Light-shielding film 4 Overflow drain 5 Transfer gate 6 Skimming gate 7 FDA 8 Reset drain 9 Reset gate 10 Dark current eliminator 11, 12 Gate electrode 13 Reset power supply terminal 14 Metal wiring 26 Dark current detector 27 Dark current removal unit

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年9月9日[Submission date] September 9, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は従来の固体撮像装置の平面図で
あり、図において、1は光検出器(光電変換部)、2は
電荷結合素子(以下CCD)、5は上記光検出器1にて
光電変換された光電荷をCCD2に転送する際の制御を
行うトランスファーゲート、7はフローティングディフ
ュージョンアンプ(FDA)であり、光電荷を電圧に変
換して出力するものである。また11及び12はこのア
ンプ前後段に設けられたゲート電極であり、これら電極
に印加するクロックの大きさによりFDA7の最大蓄積
電荷量が設定される。また13はリセット電源端子であ
り、読み出し動作毎に残留した電荷を排除するためのも
のであり、電圧VR が印加されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a plan view of a conventional solid-state image pickup device. In the figure, 1 is a photodetector (photoelectric conversion section), 2 is a charge coupled device (hereinafter CCD), and 5 is the photodetector 1. A transfer gate for controlling the transfer of the photoelectric charges photoelectrically converted by the CCD 2 to the CCD 2, and a floating diffusion amplifier (FDA) 7 for converting the photoelectric charges into a voltage and outputting the voltage. Further, 11 and 12 are gate electrodes provided in the front and rear stages of this amplifier, and the maximum storage of the FDA 7 depends on the magnitude of the clock applied to these electrodes.
The charge amount is set. Reference numeral 13 denotes a reset power supply terminal, which serves to eliminate electric charges remaining in each read operation, and is applied with a voltage V R.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0003】次に動作について説明する。一定時間光が
照射されると、光検出器1には光電変換された信号電荷
とQSig と温度により決まる暗電流による電荷Qdrが蓄
えられる。この蓄積された電荷が温度によって励起さ
れ、光検出器1の接合を横切るときにパルス(ショット
ノイズ)となる。
Next, the operation will be described. When light is irradiated for a certain period of time, the photodetector 1 stores signal charges photoelectrically converted, Q Sig, and charges Q dr due to a dark current determined by temperature. This accumulated charge is excited by temperature.
Pulsed across the junction of photodetector 1 (shot
Noise).

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0005[Correction target item name] 0005

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】つづいて、観測像01 が領域Bへ達する
と、この領域Bの光電変換部1に観測像01 に対応した
信号電荷(qSig )と暗電流(qdr)が蓄積される。こ
れは領域Aの光電変換部1に蓄積された信号電荷(q
Sig +qdr)に等しい。このとき、領域Aには次の観測
像02 が結像されている。そして領域Bの光電変換部1
で蓄積された信号電荷(qSig +qdr)は、所定の蓄積
時間の後に、観測像01 が領域Bから領域Cへ移動する
間にトランスファゲート5が“ON”状態になり、光電
変換部1から垂直CCD2aへ読み出され、垂直CCD
2aのこの部分へ転送されてきた上記領域Aで読み出さ
れた信号電荷(qSig dr )と加え合わされて2倍の
信号電荷(2qSig +2qdr)となる。すなわち観測像
1 に対応した信号電荷量は2倍となる。従って、光電
変換部1を垂直方向にn個並べてこの動作をn回繰り返
すと観測像01 に対応した信号電荷量はn倍(nqSig
+nqdr、ショットノイズは√n倍となる。そしてこ
のようにして垂直CCD2a内で積算されn倍になった
信号電荷は水平CCD2bへ移された後、FDA7へ転
送される。このとき、nqSig =QSig ,nqdr=Qdr
として見ると、この状態は図12で示したものと同様の
ものとなる。
Subsequently, when the observed image 0 1 reaches the region B, the signal charge (q Sig ) and the dark current (q dr ) corresponding to the observed image 0 1 are accumulated in the photoelectric conversion section 1 of the region B. .. This is the signal charge (q
Sig + q dr ). At this time, the next observation image 0 2 is formed in the region A. Then, the photoelectric conversion unit 1 in the area B
The signal charge (q Sig + q dr ) accumulated in step S1 is transferred to the photoelectric conversion unit while the transfer gate 5 is in the ON state while the observed image 0 1 moves from the region B to the region C after a predetermined accumulation time. 1 is read to the vertical CCD 2a, and the vertical CCD
The signal charge (q Sig + q dr ) read out in the area A transferred to this portion of 2a is added to form a double signal charge (2q Sig + 2q dr ). That is, the signal charge amount corresponding to the observed image 0 1 is doubled. Therefore, when n photoelectric conversion units 1 are arranged in the vertical direction and this operation is repeated n times, the signal charge amount corresponding to the observed image 0 1 is n times (nq Sig
+ Nq dr), Shi Yottonoizu is the √n times. The signal charges accumulated in the vertical CCD 2a in this way and multiplied by n are transferred to the horizontal CCD 2b and then transferred to the FDA 7. At this time, nq Sig = Q Sig and nq dr = Q dr
Seen as, this state is similar to that shown in FIG.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
以上の様に構成されており、後段のFDA7から出力さ
れる電圧、
[Problems that the Invention is to provide a conventional solid-state imaging device is configured as described above, the voltage output from FDA7 the rear stage,

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】が出力される。温度が変動すると、暗電流
成分(qdr,Qdr)も変化するため、正確な信号電荷Q
Sig を得ることができなくなり、画像劣化を招くことと
なるという問題点があった。
Is output. When the temperature fluctuates, dark current
Since the components (q dr , Q dr ) also change , the accurate signal charge Q
There is a problem that Sig cannot be obtained, which causes image deterioration.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】[0020]

【数3】 [Equation 3]

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】この電圧変化により、図2に示す様に、ゲ
ート電極11aの電圧が変化し、クロックφ1 によるポ
テンシャルよりも、ゲート電極11下のポテンシャルが
△Vだけ上昇する。そしてこのポテンシャル上昇分△V
によるゲート電極11下のポテンシャル障壁の高さが、
CCD2で運ばれてきた光検出器1aの暗電流成分Qdr
をFDA7aのウエルに流れ込まないように設定してお
けば、信号電荷QSig 分のみを取り出すことができる。
例えば、光検出器1aを遮光した状態でクロックφ1
印加してゲート電極11a前段のCCD2に蓄積される
暗電流のみによる信号電荷がFDA7aに流れ込まない
ように、ΔVによりゲート電極11a下のポテンシャル
障壁の高さを設定することにより、温度変化によりdr
が変動してもこれに応じた分だけゲート電極11a下の
障壁も変化するようになり、FDA7aには信号電荷成
分のみが転送されるようになる。
Due to this voltage change, as shown in FIG.
The voltage of the gate electrode 11a changes and the clock φ1By
The potential under the gate electrode 11 is
Increase by ΔV. And this potential increase ΔV
The height of the potential barrier under the gate electrode 11 due to
Dark current component Q of the photodetector 1a carried by the CCD 2dr
Is set so that it does not flow into the well of FDA7a.
If the signal charge QSig Only the minutes can be taken out.
For example, clock φ with the photodetector 1a shielded from light1To
It is applied and stored in the CCD 2 in the previous stage of the gate electrode 11a.
Signal charges due to only dark current do not flow into FDA 7a
Therefore, the potential under the gate electrode 11a is
By setting the height of the barrier, WarmDegree changeQ dr
Even if the value fluctuates, only the portion below the gate electrode 11a
The barrier is also changing, and the signal charge is generated in the FDA 7a.
Only the minutes will be transferred.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】その後残存した暗電流成分Qdrパルス電
圧を12aに印加することにより排出される。
The dark current component Q dr remaining thereafter is a pulse current.
Exhausted by applying pressure to 12a .

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0024】このように本実施例によれば、一方のCC
D21に接続された光検出器1bを遮光膜3で覆い、F
DA7bに流入した電荷を電圧に変して、他方のCC
D2のFDA7a前段のゲート電極11aに加えるよう
にしたから、ゲート電極11aのポテンシャルがFDA
7aに流入する暗電流分に相当する分だけ上昇し、FD
A7aには信号電荷QSig のみが流れ込み、暗電流のみ
を効果的に排除することができる。
As described above, according to this embodiment, one CC
The photodetector 1b connected to D21 is covered with the light shielding film 3,
And convert the electric charge flowing into the DA7b the voltage, the other CC
Since it is added to the gate electrode 11a in the previous stage of the FDA 7a of D2, the potential of the gate electrode 11a is FDA.
It rises by the amount corresponding to the dark current flowing into 7a, and FD
Only the signal charge Q Sig flows into A7a, and only the dark current can be effectively eliminated.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Name of item to be corrected] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0027】次に動作について説明する。図4は上記固
体撮像装置を動作させた場合の出力電圧の変化を示す。
横軸は時間経過を示し、縦軸は出力電圧を示す。また1
5はA列の光検出器1aによる信号変化を示し、16は
B列の光検出器1bによる信号変化を示す。図に示すよ
うに、A列とB列の光検出器1a,1bは交互にCCD
2に接続されているために、その出力電位変化も交互に
線順次に出力される。そこで、B列の光検出器1bによ
る出力16は遮光膜3により覆われているため暗電流成
分Qdrのみである。これに対しA列の光検出器1aによ
る出力15は暗電流成分と光信号成分の和(Qdr+Q
Sig )である。よって、この線順次の出力をFDA7に
て順次電圧に変換した後、外部信号処理回路17で、交
互に出力されるA列の出力信号15とB列の出力信号1
6との差(Qdr+QSig −Qdr)をとることにより、暗
電流成分を削除した光信号成分のみによる出力信号を得
ることができ、出力のばらつきを抑えることができる。
Next, the operation will be described. FIG. 4 shows changes in the output voltage when the solid-state imaging device is operated.
The horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the output voltage. Again 1
Reference numeral 5 shows a signal change by the photodetector 1a in the A row, and 16 shows a signal change by the photodetector 1b in the B row. As shown in the figure, the photodetectors 1a and 1b in the rows A and B are CCDs alternately.
Since it is connected to 2, the output potential change is alternately output line-sequentially. Therefore, the output 16 from the photodetector 1b in the B-row is only the dark current component Q dr because it is covered with the light-shielding film 3. On the other hand, the output 15 from the photodetector 1a in the column A is the sum (Q dr + Q) of the dark current component and the optical signal component.
Sig ). Therefore, after the line-sequential output is sequentially converted into a voltage by the FDA 7, the external signal processing circuit 17 alternately outputs the output signal 15 of the A column and the output signal 1 of the B column.
By taking the difference (6) (Q dr + Q Sig −Q dr ), it is possible to obtain an output signal based only on the optical signal component from which the dark current component has been deleted, and suppress variations in output.

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

【手続補正13】[Procedure Amendment 13]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図12[Correction target item name] Figure 12

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図12】 [Fig. 12]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永吉 晋輔 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinsuke Nagayoshi 4-1-1 Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation LSI Research Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光検出器からなる第1の光電変換部と、
該光電変換部出力を転送する第1の電荷転送部と、該第
1の電荷転送部により転送された電荷を電圧に変換する
第1の電圧変換部とを備えた固体撮像装置において、 遮光膜で覆われた光検出器を有し、該光検出器出力を暗
電流として検出する暗電流検出手段と、 上記第1の光電変換部出力の暗電流成分を上記暗電流検
出手段出力に応じて制御する暗電流制御手段とを備えた
ことを特徴とする固体撮像装置。
1. A first photoelectric conversion unit comprising a photodetector,
A solid-state imaging device comprising: a first charge transfer unit that transfers the output of the photoelectric conversion unit; and a first voltage conversion unit that converts the charges transferred by the first charge transfer unit into a voltage. A dark current detecting means for detecting the photodetector output as a dark current, and a dark current component of the output of the first photoelectric conversion unit according to the dark current detecting means output. A solid-state imaging device comprising: a dark current control unit for controlling.
【請求項2】 請求項1記載の固体撮像装置において、 上記暗電流検出手段は、 上記第1の光電変換部と同一構成の光検出器を遮光膜で
覆った第2の光電変換部と、該第2の光電変換部出力を
転送する第2の電荷転送部と、該第2の電荷転送部によ
り転送された電荷を電圧に変換する第2の電圧変換部と
から構成されたものであり、 上記暗電流制御手段は、 上記第2の電圧変換部の出力により、上記第1の電圧変
換部のゲート電極を制御するものであることを特徴とす
る固体撮像装置。
2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the dark current detecting unit includes a second photoelectric conversion unit in which a photodetector having the same configuration as the first photoelectric conversion unit is covered with a light shielding film, It comprises a second charge transfer unit for transferring the output of the second photoelectric conversion unit and a second voltage conversion unit for converting the charges transferred by the second charge transfer unit into a voltage. The solid-state imaging device, wherein the dark current control means controls the gate electrode of the first voltage conversion section by the output of the second voltage conversion section.
【請求項3】 請求項1記載の固体撮像装置において、 上記暗電流検出手段は、 上記第1の光電変換部を構成する各光検出器の間に位置
するよう、上記第1の電荷転送部に配置された、遮光さ
れた複数の光検出器からなる第3の光電変換部であり、 上記暗電流制御手段は、 上記第1の電荷転送部より線順次に出力される上記第1
の光電変換部出力から上記第3の光電変換部出力を減算
する信号処理回路であることを特徴とする固体撮像装
置。
3. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the dark current detection unit is located between the photodetectors forming the first photoelectric conversion unit, and the first charge transfer unit is located between the photodetectors. Is a third photoelectric conversion unit composed of a plurality of light-shielded photodetectors, the dark current control unit being line-sequentially output from the first charge transfer unit.
A solid-state imaging device comprising: a signal processing circuit that subtracts the output of the third photoelectric conversion unit from the output of the photoelectric conversion unit.
【請求項4】 請求項1記載の固体撮像装置において、 上記暗電流検出手段は、 上記第1の光電変換部と同一構成の光電変換部を遮光膜
で覆った第4の光電変換部であり、 上記暗電流制御手段は、 上記第1の光電変換部を構成する光検出器と上記第1の
電荷転送部との間に設けられたスキミングゲートであ
り、上記第4の光電変換部を構成する光検出器出力を受
けて上記第1の光電変換部を構成する光検出器の上記第
1の電荷転送部への出力を制御するように構成されてい
ることを特徴とする固体撮像装置。
4. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the dark current detecting means is a fourth photoelectric conversion unit in which a photoelectric conversion unit having the same configuration as the first photoelectric conversion unit is covered with a light shielding film. The dark current control means is a skimming gate provided between the photodetector that constitutes the first photoelectric conversion section and the first charge transfer section, and constitutes the fourth photoelectric conversion section. The solid-state imaging device is configured to receive the output of the photodetector to control the output of the photodetector that constitutes the first photoelectric conversion unit to the first charge transfer unit.
【請求項5】 請求項1記載の固体撮像装置において、 上記第1の電荷転送部は、上記第1の光電変換部を構成
する光検出器出力を次段の光検出器出力に順次重畳する
ものであり、 上記暗電流検出手段は、 上記第1の光電変換部を構成する各光検出器間に設けら
れ、上記第1の光電変換部と同一構成の光電変換部を遮
光膜で覆った第5の光電変換部であり、 上記暗電流制御手段は、 上記第1の光電変換部を構成する前段及び後段の光検出
器の間に位置するよう、上記第1の電荷転送部に配置さ
れたスキミングゲートであり、上記第5の光電変換部を
構成する光検出器出力を受けて、上記第1の光電変換部
を構成する前段の光検出器出力からの暗電流成分を制御
して後段の光検出器に出力するように構成されているこ
とを特徴とする固体撮像装置。
5. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the first charge transfer unit sequentially superimposes a photodetector output forming the first photoelectric conversion unit on a photodetector output of a next stage. The dark current detecting means is provided between the photodetectors constituting the first photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit having the same configuration as the first photoelectric conversion unit is covered with a light shielding film. A fifth photoelectric conversion unit, wherein the dark current control unit is arranged in the first charge transfer unit so as to be located between the photodetectors at the front stage and the rear stage that form the first photoelectric conversion unit. And a dark current component from the output of the photodetector of the preceding stage which constitutes the first photoelectric conversion unit, and controls the dark current component of the skimming gate which receives the output of the photodetector constituting the fifth photoelectric conversion unit. Solid-state imaging characterized in that it is configured to output to a photodetector of Location.
JP4061350A 1992-02-13 1992-02-13 Solid-state image pick-up device Pending JPH05226630A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4061350A JPH05226630A (en) 1992-02-13 1992-02-13 Solid-state image pick-up device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4061350A JPH05226630A (en) 1992-02-13 1992-02-13 Solid-state image pick-up device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05226630A true JPH05226630A (en) 1993-09-03

Family

ID=13168607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4061350A Pending JPH05226630A (en) 1992-02-13 1992-02-13 Solid-state image pick-up device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05226630A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245522A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Tohoku Univ Optical sensor, solid-state imaging device, and operation method of solid-state imaging device
JP2007306541A (en) * 2007-02-09 2007-11-22 Sokichi Hirotsu Semiconductor imaging element
JP2008519432A (en) * 2004-10-28 2008-06-05 イーストマン コダック カンパニー Method for reducing undesirable dark current
JP2008135800A (en) * 2005-11-14 2008-06-12 Matsushita Electric Works Ltd Optical detecting element, control method of optical detecting element, and detecting device for space information
JP2008164538A (en) * 2006-12-29 2008-07-17 Matsushita Electric Works Ltd Photodetection element and spatial information detecting device
JP2009004583A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Panasonic Electric Works Co Ltd Photodetection device and detection device for space information
JP2012080560A (en) * 2005-11-14 2012-04-19 Panasonic Corp Photo detector, control method of photo detector, and detector of space information

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008519432A (en) * 2004-10-28 2008-06-05 イーストマン コダック カンパニー Method for reducing undesirable dark current
JP2006245522A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Tohoku Univ Optical sensor, solid-state imaging device, and operation method of solid-state imaging device
JP2008135800A (en) * 2005-11-14 2008-06-12 Matsushita Electric Works Ltd Optical detecting element, control method of optical detecting element, and detecting device for space information
JP2012080560A (en) * 2005-11-14 2012-04-19 Panasonic Corp Photo detector, control method of photo detector, and detector of space information
JP2013070090A (en) * 2005-11-14 2013-04-18 Panasonic Corp Photo detector and control method of photo detector
JP2008164538A (en) * 2006-12-29 2008-07-17 Matsushita Electric Works Ltd Photodetection element and spatial information detecting device
US8441619B2 (en) 2006-12-29 2013-05-14 Panasonic Corporation Photodetector and spatial information detecting device using the same
JP2007306541A (en) * 2007-02-09 2007-11-22 Sokichi Hirotsu Semiconductor imaging element
JP2009004583A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Panasonic Electric Works Co Ltd Photodetection device and detection device for space information

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3734717B2 (en) Image sensor
KR100928101B1 (en) Multipoint Correlated Sampling for Image Sensors
EP1017231A2 (en) Photodiode active pixel sensor with shared reset signal and row select
US7538307B1 (en) Charge multiplication CMOS image sensor and method for charge multiplication
JP4297416B2 (en) Solid-state imaging device, driving method thereof and camera
WO2000040009A2 (en) Dark-current compensation circuit
US7973843B2 (en) Active pixel sensor with reduced fixed pattern noise
JP4453640B2 (en) Driving method and driving apparatus for driving semiconductor device having capacitive load, and electronic apparatus
JP2000059688A (en) Photoelectric converter
US20040183930A1 (en) Solid-state image sensing apparatus and driving method thereof
JP4761491B2 (en) Solid-state imaging device and imaging system using the same
US5144444A (en) Method and apparatus for improving the output response of an electronic imaging system
JPH05226630A (en) Solid-state image pick-up device
JPH10257389A (en) Amplifier-type solid-state image-pickup unit and operating method therefor
JPH1013748A (en) Solid-state image pickup device, its drive method and camera using the solid-state image pickup device
JP2006210680A (en) Solid-state imaging element
JPH0446504B2 (en)
JPS5933979A (en) Driving method of inter-line transfer ccd
JPH01103378A (en) Exposure control circuit for solid-state image pickup element
JPH09107505A (en) Image pickup device
JPH09270503A (en) Solid state image pickup device
JPH04100384A (en) T-d-i operation solid-state image pickup device
JP2017108275A (en) Solid-state image pickup device, control method for solid-state image pickup device, and image pickup system
JPH10189937A (en) Solid-state image sensor, drive method thereof and manufacture thereof
JP3271164B2 (en) Solid-state imaging device