JPH0767153B2 - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
- Publication number
- JPH0767153B2 JPH0767153B2 JP59030745A JP3074584A JPH0767153B2 JP H0767153 B2 JPH0767153 B2 JP H0767153B2 JP 59030745 A JP59030745 A JP 59030745A JP 3074584 A JP3074584 A JP 3074584A JP H0767153 B2 JPH0767153 B2 JP H0767153B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- odd
- solid
- electrode
- light receiving
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は二次元画像を撮像する固体撮像素子の駆動方法
に関する。
に関する。
（ロ） 従来技術 固体撮像素子としては、並列配置された複数本のCCD列
の夫々に多数の受光部、即ち光電変換部を内設したフレ
ーム転送方式のものと、各CCD列外の多数の光電変換部
が夫々複数本のCCD列に結合したインターライン転送方
式のものがある。しかしながらこの素子をテレビカメラ
用に使用する場合には、20万個程度の多数の光電変換部
を必要とする為に、構成の簡単なフレーム転送方式が主
流になりつつある。
の夫々に多数の受光部、即ち光電変換部を内設したフレ
ーム転送方式のものと、各CCD列外の多数の光電変換部
が夫々複数本のCCD列に結合したインターライン転送方
式のものがある。しかしながらこの素子をテレビカメラ
用に使用する場合には、20万個程度の多数の光電変換部
を必要とする為に、構成の簡単なフレーム転送方式が主
流になりつつある。
斯様なフレーム転送方式の従来の固体撮像素子に於いて
は、CCD列内に内設された特定の受光部、即ち光電変換
部にて過剰電荷が生じると、この過剰電荷が四方に隣接
する光電変換部に流入し、再生画像に白いにじみを発生
せしめるブルーミング現象が問題とされていた。
は、CCD列内に内設された特定の受光部、即ち光電変換
部にて過剰電荷が生じると、この過剰電荷が四方に隣接
する光電変換部に流入し、再生画像に白いにじみを発生
せしめるブルーミング現象が問題とされていた。
従って、斯るブルーミング現象を抑制する為に、特公昭
53−47670号に示されている様に、CCD列間夫々に縦型の
オーバーフロードレインを設け、このオーバーフロード
レインに依って過剰電荷を吸収する方法が提案されてい
る。しかしながらこの様に専用のオーバーフロードレイ
ンを複数本設ける必要がある為に、固体撮像素子の構造
の複雑化及び大型化を招き、不良自己の発生やコストア
ップの要因となっていた。
53−47670号に示されている様に、CCD列間夫々に縦型の
オーバーフロードレインを設け、このオーバーフロード
レインに依って過剰電荷を吸収する方法が提案されてい
る。しかしながらこの様に専用のオーバーフロードレイ
ンを複数本設ける必要がある為に、固体撮像素子の構造
の複雑化及び大型化を招き、不良自己の発生やコストア
ップの要因となっていた。
（ハ） 発明の目的 本発明は専用のオーバーフロードレインを設ける事なく
ブルーミング対策を可能とした固体撮像素子の駆動方法
を提供するものである。
ブルーミング対策を可能とした固体撮像素子の駆動方法
を提供するものである。
（ニ） 発明の構成 本発明の固体撮像素子の駆動方法は、インターレース駆
動を行なうに際して、奇数、偶数の一方のフィールドの
受光部の光電変換期間に、他方のフィールドの受光部で
ポンピング現象を生ぜしめるものである。
動を行なうに際して、奇数、偶数の一方のフィールドの
受光部の光電変換期間に、他方のフィールドの受光部で
ポンピング現象を生ぜしめるものである。
（ホ） 実施例 第１図に本発明の駆動方法を採用した固体撮像素子の部
分的な平面模式図を示し、第２図にその縦断面図を示
す。これ等の図に於いて（M1）…、（M2）…は夫々シリ
コンからなる半導体基板（Ｓ）上に透明な二酸化シリコ
ンからなる絶縁膜（Ｏ）を介して複数本並列配置したポ
リシリコンからなる透明な第１、及び第２の電極であ
り、これ等両電極（M1）…、（M2）…は互いの一側辺側
で第２の電極（M2）…が第１の電極（M1）…上に絶縁状
態で重畳していて密接配置されている。（S3）…は上記
第１、及び第２の電極（M1）…、（M2）…の互いの他側
辺側に於いて、これ等電極（M1）…、（M2）…間の間隙
位置の半導体基板（Ｓ）表面部に形成された実質上の第
３の電極となる高濃度領域であり、該領域（S3）…は基
板（Ｓ）と同導電型不純物、例えばＰ型のロボンを上記
両電極（M1）…、（M2）…をマスクとしてイオン注入す
る事に依って位置ずれなしに形成される。尚、第１図に
て（Ｄ）は並設されたCCDのチャンネル部（Ｃ）を区画
分離するチャンネルストッパである。
分的な平面模式図を示し、第２図にその縦断面図を示
す。これ等の図に於いて（M1）…、（M2）…は夫々シリ
コンからなる半導体基板（Ｓ）上に透明な二酸化シリコ
ンからなる絶縁膜（Ｏ）を介して複数本並列配置したポ
リシリコンからなる透明な第１、及び第２の電極であ
り、これ等両電極（M1）…、（M2）…は互いの一側辺側
で第２の電極（M2）…が第１の電極（M1）…上に絶縁状
態で重畳していて密接配置されている。（S3）…は上記
第１、及び第２の電極（M1）…、（M2）…の互いの他側
辺側に於いて、これ等電極（M1）…、（M2）…間の間隙
位置の半導体基板（Ｓ）表面部に形成された実質上の第
３の電極となる高濃度領域であり、該領域（S3）…は基
板（Ｓ）と同導電型不純物、例えばＰ型のロボンを上記
両電極（M1）…、（M2）…をマスクとしてイオン注入す
る事に依って位置ずれなしに形成される。尚、第１図に
て（Ｄ）は並設されたCCDのチャンネル部（Ｃ）を区画
分離するチャンネルストッパである。
而して、このCCDは第２図に示す如く、その高濃度領域
（S3）…が基板（Ｓ）と同電位にアースされており、実
質的な固体電位電極として働き、奇数フィールドの受光
部（ａ）′…に設けられた第１の電極（M1′）…には第
１のクロックパルスφ11が印加され、偶数フィールドの
受光部（ａ″）…に設けられた第１の電極（M1″）…に
は第２のクロックパルスφ12が印加され、さらに各フィ
ールドの受光部（ａ）′（ａ）″…に設けられた第２の
電極（M2′）、（M2″）…には第３のクロックルスφ20
が印加されるのである。
（S3）…が基板（Ｓ）と同電位にアースされており、実
質的な固体電位電極として働き、奇数フィールドの受光
部（ａ）′…に設けられた第１の電極（M1′）…には第
１のクロックパルスφ11が印加され、偶数フィールドの
受光部（ａ″）…に設けられた第１の電極（M1″）…に
は第２のクロックパルスφ12が印加され、さらに各フィ
ールドの受光部（ａ）′（ａ）″…に設けられた第２の
電極（M2′）、（M2″）…には第３のクロックルスφ20
が印加されるのである。
次に第３図（Ｉ）〜（VI）のポテンシャル図に基づいて
動作を詳述する。先ず、奇数フィールドの光電変換期間
に於いては、同図（Ｉ）に示す如く、クロックパルスφ
11はHiレル、クロックパルスφ12はLowレベルとHiレベ
ルとが高速に切換わり、クロックパルスφ20はLowレベ
ルとなり、奇数フィールドの第１の電極（M1′）位置に
ポテンシャル井戸が形成され、偶数フィールドの第１の
電極（M1″）位置にはポテンシャルが振動するポンピン
グ領域が形成される。この為に、奇数フィールドの受光
部（ａ）′…では光電変換された電子が蓄積され、一
方、偶数フィールドの受光部（ａ）″…ではそのポンピ
ング現象に依り、光電変換された電子が再結合して消滅
する事となる。
動作を詳述する。先ず、奇数フィールドの光電変換期間
に於いては、同図（Ｉ）に示す如く、クロックパルスφ
11はHiレル、クロックパルスφ12はLowレベルとHiレベ
ルとが高速に切換わり、クロックパルスφ20はLowレベ
ルとなり、奇数フィールドの第１の電極（M1′）位置に
ポテンシャル井戸が形成され、偶数フィールドの第１の
電極（M1″）位置にはポテンシャルが振動するポンピン
グ領域が形成される。この為に、奇数フィールドの受光
部（ａ）′…では光電変換された電子が蓄積され、一
方、偶数フィールドの受光部（ａ）″…ではそのポンピ
ング現象に依り、光電変換された電子が再結合して消滅
する事となる。
従って、奇数フィールドの受光部（ａ）′…にて過剰電
荷が発生した場合でも、この過剰電荷は、隣接する偶数
フィールドの受光部（ａ）″…に流入する事となり、こ
の受光部（ａ）″…のポンピング現象にて吸収消滅され
る。尚、斯るポンピング現象に依る電子の消滅原理につ
いては、〔IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRONDEVICES,VO
L.ED−30,NO.8,AUGUST 1983〕に詳しく論じられている
様に、ポテンシャルの振動に依って電子を強制的に再結
合せしめるものである。
荷が発生した場合でも、この過剰電荷は、隣接する偶数
フィールドの受光部（ａ）″…に流入する事となり、こ
の受光部（ａ）″…のポンピング現象にて吸収消滅され
る。尚、斯るポンピング現象に依る電子の消滅原理につ
いては、〔IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRONDEVICES,VO
L.ED−30,NO.8,AUGUST 1983〕に詳しく論じられている
様に、ポテンシャルの振動に依って電子を強制的に再結
合せしめるものである。
これに続く奇数フィールドの電荷転送期間に於いては、
第３図（II）〜（Ｖ）に示す如く、第１及び第２のクロ
ックパルスφ11,φ12が同一のクロックとなり、これ等
のクロックパルスφ11φ12、及び第３のクロックパルス
φ20が共にHiレベルの時、第１の電極（M1）位置と連な
る第２の電極（M2）位置の両方に亘って、ポテンシャル
井戸が拡大され、奇数フィールドの電子がこの拡大ポテ
ンシャル井戸に移動する〔同図（II）〕。次に、クロッ
クパルスφ11φ12、φ20がLow、及びHiレベルとなると
第２の電極（M2）位置のみにポテンシャル井戸が縮小形
成され、この縮小ポテンシャル井戸に電子が移動する
〔同図（III）〕。続いて、クロックパルスφ11φ12、
及びφ20が共にLowレベルとなると、高濃度領域（S3）
位置にポテンシャル井戸が形成されるので、このポテン
シャル井戸に電子が移動する〔同図（IV）〕。さらに、
クロックパルスφ11φ12、及びφ20をHi、及びLowレベ
ルとすると、第１の電極（M1）…位置にポテンシャル井
戸が形成され、このポテンシャル井戸に電子が移動する
事となる。以後、同図（II）〜（Ｖ）のポテンシャル変
化が周期的にくり返えされ、奇数フィールドの電子が左
から右の方向に転送され、奇数フィールド画像信号とし
て外部に出力される。
第３図（II）〜（Ｖ）に示す如く、第１及び第２のクロ
ックパルスφ11,φ12が同一のクロックとなり、これ等
のクロックパルスφ11φ12、及び第３のクロックパルス
φ20が共にHiレベルの時、第１の電極（M1）位置と連な
る第２の電極（M2）位置の両方に亘って、ポテンシャル
井戸が拡大され、奇数フィールドの電子がこの拡大ポテ
ンシャル井戸に移動する〔同図（II）〕。次に、クロッ
クパルスφ11φ12、φ20がLow、及びHiレベルとなると
第２の電極（M2）位置のみにポテンシャル井戸が縮小形
成され、この縮小ポテンシャル井戸に電子が移動する
〔同図（III）〕。続いて、クロックパルスφ11φ12、
及びφ20が共にLowレベルとなると、高濃度領域（S3）
位置にポテンシャル井戸が形成されるので、このポテン
シャル井戸に電子が移動する〔同図（IV）〕。さらに、
クロックパルスφ11φ12、及びφ20をHi、及びLowレベ
ルとすると、第１の電極（M1）…位置にポテンシャル井
戸が形成され、このポテンシャル井戸に電子が移動する
事となる。以後、同図（II）〜（Ｖ）のポテンシャル変
化が周期的にくり返えされ、奇数フィールドの電子が左
から右の方向に転送され、奇数フィールド画像信号とし
て外部に出力される。
一方、偶数フィールドの光電変換期間に於いては、同図
（VI）に示す如く、クロックルスφ11はLowレベルとHi
レベルとが高速に切り換わり、クロックパルスφ12はHi
レベル、クロックパルスφ20はLowレベルとなり奇数フ
ィールドの場合とは逆に、偶数フィールドの第１の電極
（M1″）位置にポテンシャル井戸が形成され、奇数フィ
ールドの第１の電極（M1′）位置にはポテンシャルが振
動するポンピング領域が形成され、この領域にて、偶数
フィールドの受光部（ａ″）…にて生じた過剰電子が吸
収消滅する事となる。
（VI）に示す如く、クロックルスφ11はLowレベルとHi
レベルとが高速に切り換わり、クロックパルスφ12はHi
レベル、クロックパルスφ20はLowレベルとなり奇数フ
ィールドの場合とは逆に、偶数フィールドの第１の電極
（M1″）位置にポテンシャル井戸が形成され、奇数フィ
ールドの第１の電極（M1′）位置にはポテンシャルが振
動するポンピング領域が形成され、この領域にて、偶数
フィールドの受光部（ａ″）…にて生じた過剰電子が吸
収消滅する事となる。
そしてこれに続く偶数フィールドの電荷転送期間に於い
ては、奇数フィールドのそれと同じく第３図（II）〜
（Ｖ）に示す如く外部に転送出力される。
ては、奇数フィールドのそれと同じく第３図（II）〜
（Ｖ）に示す如く外部に転送出力される。
尚、固体撮像素子に於けるブルーミング対策として単に
ポンピング現象を利用する事については、上述のIEEEに
開示のTI社の論文に示されている。しかしながら、この
場合の固体撮像素子は、本発明に用いられる素子とは異
なり全ての受光部に電荷の転送の為の電極構成の他にポ
ンピング領域を形成すべき専用の電極を備えており、各
フィールドの光電変換期間中にて夫々の受光部内でポン
ピング現象を生ぜしめるものである。従って、上述の如
くポンピング領域専用の電極を設ける事なく本来電荷の
転送の為に必要な電極構成をそのまま利用した本発明の
固体撮像素子の駆動方法に依れば、より小型集積化され
た構成の簡単な固体撮像素子を使用していながら、ブル
ーミング対策を構じる事ができる事は明白である。
ポンピング現象を利用する事については、上述のIEEEに
開示のTI社の論文に示されている。しかしながら、この
場合の固体撮像素子は、本発明に用いられる素子とは異
なり全ての受光部に電荷の転送の為の電極構成の他にポ
ンピング領域を形成すべき専用の電極を備えており、各
フィールドの光電変換期間中にて夫々の受光部内でポン
ピング現象を生ぜしめるものである。従って、上述の如
くポンピング領域専用の電極を設ける事なく本来電荷の
転送の為に必要な電極構成をそのまま利用した本発明の
固体撮像素子の駆動方法に依れば、より小型集積化され
た構成の簡単な固体撮像素子を使用していながら、ブル
ーミング対策を構じる事ができる事は明白である。
（ヘ） 発明の効果 本発明の固体撮像素子の駆動方法は、以上の説明から明
らかな如く、インターレース駆動を行なうに際して、奇
数、偶数の一方のフィールドの受光部の光電変換期間
に、他方のフィールドの受光部でポンピング現象を生ぜ
しめるものであるので、一方のフィールド受光部で生じ
た過剰電荷をこの他方の受光部のポンピング現象にて吸
収消滅する事ができる。
らかな如く、インターレース駆動を行なうに際して、奇
数、偶数の一方のフィールドの受光部の光電変換期間
に、他方のフィールドの受光部でポンピング現象を生ぜ
しめるものであるので、一方のフィールド受光部で生じ
た過剰電荷をこの他方の受光部のポンピング現象にて吸
収消滅する事ができる。
従って、固体撮像素子に新たなオーバーフロードレイン
や専用のポンピング用電極を設ける事なく構造の簡単な
小型の固体撮像素子を用いていながら、ブルーミング現
象を抑制する事ができ、良質の再生画像が得られる。
や専用のポンピング用電極を設ける事なく構造の簡単な
小型の固体撮像素子を用いていながら、ブルーミング現
象を抑制する事ができ、良質の再生画像が得られる。
第１図、及び第２図は本発明の駆動方法に用いられる固
体撮像素子の平面図、及び断面図、第３図はポテンシャ
ル図である。 （Ｓ）……半導体基板、（Ｍ）……電極、（Ｓ）……高
濃度領域。
体撮像素子の平面図、及び断面図、第３図はポテンシャ
ル図である。 （Ｓ）……半導体基板、（Ｍ）……電極、（Ｓ）……高
濃度領域。
Claims (1)
- 【請求項１】奇数列と偶数列とがそれぞれ共通に接続さ
れる複数の第１の電極が半導体基板上に一定の間隔をお
いて並列に配置され、これら第１の電極の一側辺に隣接
して互いに共通に接続される複数の第２の電極が配置さ
れるフレームトランスファー方式の二次元固体撮像素子
のインターレース駆動方法に於いて、 第１の電極と第２の電極との間隙位置の電位を固定し、
奇数フィールドの光電変換期間では、上記第１の電極の
奇数列の電位を固定して奇数フィールド受光部を成すと
共に、偶数列には異なる２電位を交互に与えてポンピン
グ現象を生ぜしめ、偶数フィールドの光電変換期間で
は、上記第１の電極の偶数列の電位を固定して偶数フィ
ールド受光部を成すと共に、奇数列の上記第１の電極に
異なる２電位を交互に与えてポンピング現象を生ぜしめ
る事で、各光電変換期間中に一方のフィールド受光部で
オーバーフローした光電荷を他方のフィールド受光部で
吸収することを特徴とした固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59030745A JPH0767153B2 (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59030745A JPH0767153B2 (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174583A JPS60174583A (ja) | 1985-09-07 |
| JPH0767153B2 true JPH0767153B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=12312212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59030745A Expired - Lifetime JPH0767153B2 (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767153B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354489Y2 (ja) * | 1985-11-13 | 1991-12-02 | ||
| US5051832A (en) * | 1990-02-12 | 1991-09-24 | Eastman Kodak Company | Selective operation in interlaced and non-interlaced modes of interline transfer CCD image sensing device |
| DE4117020C2 (de) * | 1990-05-25 | 1993-12-02 | Asahi Optical Co Ltd | Steuervorrichtung für einen Bildsensor |
| JP3222586B2 (ja) * | 1992-10-26 | 2001-10-29 | 旭光学工業株式会社 | 撮像素子駆動装置 |
| US7709777B2 (en) * | 2003-06-16 | 2010-05-04 | Micron Technology, Inc. | Pumps for CMOS imagers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5518064A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-07 | Sony Corp | Charge trsnsfer device |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP59030745A patent/JPH0767153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60174583A (ja) | 1985-09-07 |
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