JPH09321268A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH09321268A JPH09321268A JP8134509A JP13450996A JPH09321268A JP H09321268 A JPH09321268 A JP H09321268A JP 8134509 A JP8134509 A JP 8134509A JP 13450996 A JP13450996 A JP 13450996A JP H09321268 A JPH09321268 A JP H09321268A
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
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- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ部で過剰な信号電荷が生成された場
合、読み出し時に転送ゲート部でオーバーフローが発生
し、隣接画素の信号電荷を破壊する。 【解決手段】 電荷読み出し部15側に電荷排出部21
を有する横型シャッター構造のCCDリニアセンサにお
いて、センサ部11から読み出しゲート部(蓄積ゲート
部)15aに信号電荷を読み出したときに、一定時間だ
け転送ゲート部15bおよび電荷排出ゲート部23を共
にオフ状態にすることにより、信号電荷の電荷量を読み
出しゲート部15aで制限し、この制限された信号電荷
を転送ゲート部15bに送り込むようにする。
合、読み出し時に転送ゲート部でオーバーフローが発生
し、隣接画素の信号電荷を破壊する。 【解決手段】 電荷読み出し部15側に電荷排出部21
を有する横型シャッター構造のCCDリニアセンサにお
いて、センサ部11から読み出しゲート部(蓄積ゲート
部)15aに信号電荷を読み出したときに、一定時間だ
け転送ゲート部15bおよび電荷排出ゲート部23を共
にオフ状態にすることにより、信号電荷の電荷量を読み
出しゲート部15aで制限し、この制限された信号電荷
を転送ゲート部15bに送り込むようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に大光量の光が照射される可能性があるカメラの
AF(Automatic Focussing) センサなどに用いて好適な
固体撮像装置に関する。
し、特に大光量の光が照射される可能性があるカメラの
AF(Automatic Focussing) センサなどに用いて好適な
固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置、例えばCCDリニアセン
サの従来例の構成を図6に示す。図6において、光電変
換素子であるセンサ部101が直線状に複数配列されて
なるセンサ列102の一方側には、電荷読み出し部10
3が隣接して配され、さらにこの電荷読み出し部103
によって各センサ部101から読み出された信号電荷を
転送する電荷転送部104が設けられている。電荷転送
部104の転送先の端部には、電荷転送部104で転送
された信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷電圧
変換部105が設けられている。この電荷電圧変換部1
05から出力される信号電圧は、バッファ106を介し
て出力端子107から図示せぬ信号処理系へ出力され
る。
サの従来例の構成を図6に示す。図6において、光電変
換素子であるセンサ部101が直線状に複数配列されて
なるセンサ列102の一方側には、電荷読み出し部10
3が隣接して配され、さらにこの電荷読み出し部103
によって各センサ部101から読み出された信号電荷を
転送する電荷転送部104が設けられている。電荷転送
部104の転送先の端部には、電荷転送部104で転送
された信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷電圧
変換部105が設けられている。この電荷電圧変換部1
05から出力される信号電圧は、バッファ106を介し
て出力端子107から図示せぬ信号処理系へ出力され
る。
【0003】電荷読み出し部103は、図7の拡大図に
示すように、センサ部101で光電変換された信号電荷
を読み出し、これを一時的に蓄積する読み出しゲート部
111と、この読み出しゲート部111に蓄積された信
号電荷を電荷転送部104に転送する転送ゲート部11
2とから構成されている。そして、読み出しゲート部1
11の読み出しゲート電極111aには読み出しゲート
パルスφROGが印加され、転送ゲート部112の2層
構造の転送ゲート電極112a,112bには転送ゲー
トパルスφTGが印加される。
示すように、センサ部101で光電変換された信号電荷
を読み出し、これを一時的に蓄積する読み出しゲート部
111と、この読み出しゲート部111に蓄積された信
号電荷を電荷転送部104に転送する転送ゲート部11
2とから構成されている。そして、読み出しゲート部1
11の読み出しゲート電極111aには読み出しゲート
パルスφROGが印加され、転送ゲート部112の2層
構造の転送ゲート電極112a,112bには転送ゲー
トパルスφTGが印加される。
【0004】次に、上記構成のCCDリニアセンサにお
ける通常の電荷読み出しの際の動作について、図8のタ
イミングチャートに基づいて説明する。先ず、時点t1
で読み出しゲート部111の読み出しゲート電極111
aに、“H”レベルの読み出しゲートパルスφROGを
印加する。すると、読み出しゲート電極111aの下の
ポテンシャルが浅い状態から深い状態に変化する。これ
により、センサ部101の信号電荷が読み出しゲート電
極111aの下に読み出され、ここに一時的に蓄積され
る。
ける通常の電荷読み出しの際の動作について、図8のタ
イミングチャートに基づいて説明する。先ず、時点t1
で読み出しゲート部111の読み出しゲート電極111
aに、“H”レベルの読み出しゲートパルスφROGを
印加する。すると、読み出しゲート電極111aの下の
ポテンシャルが浅い状態から深い状態に変化する。これ
により、センサ部101の信号電荷が読み出しゲート電
極111aの下に読み出され、ここに一時的に蓄積され
る。
【0005】続いて、時点t2で転送ゲート部112の
転送ゲート電極112a,112bに、“H”レベルの
転送ゲートパルスφTGを印加すると、転送ゲート電極
112a,112bの下のポテンシャルが浅い状態から
深い状態に変化する。これにより、センサ部101から
読み出しゲート部111に読み出されかつ蓄積された信
号電荷が、転送ゲート部112を経由して電荷転送部1
04に転送される。電荷転送部104は、例えば2相の
転送クロックパルスφH1,φH2によって駆動され、
電荷読み出し部103によってセンサ列102の各セン
サ部101から読み出された信号電荷を順に転送する。
転送ゲート電極112a,112bに、“H”レベルの
転送ゲートパルスφTGを印加すると、転送ゲート電極
112a,112bの下のポテンシャルが浅い状態から
深い状態に変化する。これにより、センサ部101から
読み出しゲート部111に読み出されかつ蓄積された信
号電荷が、転送ゲート部112を経由して電荷転送部1
04に転送される。電荷転送部104は、例えば2相の
転送クロックパルスφH1,φH2によって駆動され、
電荷読み出し部103によってセンサ列102の各セン
サ部101から読み出された信号電荷を順に転送する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばカメ
ラのAFセンサのように、大光量の光が照射される可能
性があるCCDリニアセンサにおいて、センサ部101
に大量の光が照射されると、取り扱い可能な電荷量以上
の過剰な電荷がセンサ部101で生成される場合があ
る。この場合、上述した従来のCCDリニアセンサで
は、センサ部101から読み出しゲート部111に読み
出した信号電荷を、そのまま転送ゲート部112を介し
て電荷転送部104へ転送するようにしていることか
ら、転送ゲート部112に大量の信号電荷が流れ込むこ
とになり、転送ゲート部112がオーバーフローしてし
まう。オーバーフローした信号電荷は、隣接する画素の
転送ゲート部112に流れ込み、これにより隣接画素の
信号電荷が破壊され、正常な信号が得られないことにな
る。
ラのAFセンサのように、大光量の光が照射される可能
性があるCCDリニアセンサにおいて、センサ部101
に大量の光が照射されると、取り扱い可能な電荷量以上
の過剰な電荷がセンサ部101で生成される場合があ
る。この場合、上述した従来のCCDリニアセンサで
は、センサ部101から読み出しゲート部111に読み
出した信号電荷を、そのまま転送ゲート部112を介し
て電荷転送部104へ転送するようにしていることか
ら、転送ゲート部112に大量の信号電荷が流れ込むこ
とになり、転送ゲート部112がオーバーフローしてし
まう。オーバーフローした信号電荷は、隣接する画素の
転送ゲート部112に流れ込み、これにより隣接画素の
信号電荷が破壊され、正常な信号が得られないことにな
る。
【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、転送ゲート部でのオ
ーバーフローをなくし、このオーバーフローによる隣接
画素の信号破壊を防ぐことを可能とした固体撮像装置を
提供することにある。
であり、その目的とするところは、転送ゲート部でのオ
ーバーフローをなくし、このオーバーフローによる隣接
画素の信号破壊を防ぐことを可能とした固体撮像装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素
子に隣接して設けられ、各光電変換素子から読み出した
信号電荷を一時的に蓄積する蓄積ゲート部と、信号電荷
を転送する電荷転送部と、蓄積ゲート部と電荷転送部と
の間に設けられた転送ゲート部と、信号電荷を排出する
ドレイン部と、蓄積ゲート部とドレイン部との間に設け
られた排出ゲート部と、光電変換素子から蓄積ゲート部
に信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲート
部および排出ゲート部を共にオフ状態にし、一定時間が
経過した後転送ゲート部をオン状態にする駆動回路とを
備えた構成となっている。
置は、複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素
子に隣接して設けられ、各光電変換素子から読み出した
信号電荷を一時的に蓄積する蓄積ゲート部と、信号電荷
を転送する電荷転送部と、蓄積ゲート部と電荷転送部と
の間に設けられた転送ゲート部と、信号電荷を排出する
ドレイン部と、蓄積ゲート部とドレイン部との間に設け
られた排出ゲート部と、光電変換素子から蓄積ゲート部
に信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲート
部および排出ゲート部を共にオフ状態にし、一定時間が
経過した後転送ゲート部をオン状態にする駆動回路とを
備えた構成となっている。
【0009】上記構成の固体撮像装置において、排出ゲ
ート部およびドレイン部からなる電荷排出部を蓄積ゲー
ト部に隣接して設け、光電変換素子から蓄積ゲート部に
信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲート部
および排出ゲート部を共にオフ状態にする。すると、蓄
積ゲート部において、排出ゲート部のポテンシャルを越
える信号電荷はドレイン部に排出される。すなわち、排
出ゲート部のポテンシャルを越える余剰電荷はドレイン
部に捨てられ、電荷量が制限される。そして、一定時間
の経過後、転送ゲート部をオン状態とすることで、蓄積
ゲート部で電荷量が制限された信号電荷を、転送ゲート
部を介して電荷転送部へ転送する。
ート部およびドレイン部からなる電荷排出部を蓄積ゲー
ト部に隣接して設け、光電変換素子から蓄積ゲート部に
信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲート部
および排出ゲート部を共にオフ状態にする。すると、蓄
積ゲート部において、排出ゲート部のポテンシャルを越
える信号電荷はドレイン部に排出される。すなわち、排
出ゲート部のポテンシャルを越える余剰電荷はドレイン
部に捨てられ、電荷量が制限される。そして、一定時間
の経過後、転送ゲート部をオン状態とすることで、蓄積
ゲート部で電荷量が制限された信号電荷を、転送ゲート
部を介して電荷転送部へ転送する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態を示す概略構成図である。
図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態を示す概略構成図である。
【0011】図1において、複数のセンサ部11が直線
状に配列されてセンサ列12を構成している。センサ部
11は、フォトダイオードなどの光電変換素子からな
り、受光面への入射光をその光量に応じた電荷量の信号
電荷に変換して蓄積する。このセンサ部11は、例え
ば、感度向上などを目的として、電荷の読み出し方向
(図の上下方向)に長いセンサ構造となっている。セン
サ列12の一方側には、センサ列12に沿って電荷転送
部13が設けられている。
状に配列されてセンサ列12を構成している。センサ部
11は、フォトダイオードなどの光電変換素子からな
り、受光面への入射光をその光量に応じた電荷量の信号
電荷に変換して蓄積する。このセンサ部11は、例え
ば、感度向上などを目的として、電荷の読み出し方向
(図の上下方向)に長いセンサ構造となっている。セン
サ列12の一方側には、センサ列12に沿って電荷転送
部13が設けられている。
【0012】この電荷転送部13は、転送方向に交互に
配された蓄積領域STおよび転送領域TRによって形成
されたCCDチャネル14によって構成され、センサ列
12の各センサ部11で発生し、後述する電荷読み出し
部15を介して読み出された信号電荷を転送する。蓄積
領域STおよび転送領域TRの上方には、2層構造のゲ
ート電極が配されている。
配された蓄積領域STおよび転送領域TRによって形成
されたCCDチャネル14によって構成され、センサ列
12の各センサ部11で発生し、後述する電荷読み出し
部15を介して読み出された信号電荷を転送する。蓄積
領域STおよび転送領域TRの上方には、2層構造のゲ
ート電極が配されている。
【0013】すなわち、蓄積領域STの上方には一点鎖
線で示す1層目のポリシリコンからなる蓄積ゲート電極
16が、転送領域TRの上方には二点鎖線で示す2層目
のポリシリコンからなる転送ゲート電極17がそれぞれ
配されている。そして、互いに隣り合う蓄積ゲート電極
16および転送ゲート電極17を対とし、これら電極対
(16,17)に対して2相の転送クロックパルスφH
1,φH2を印加することにより、信号電荷の転送動作
が行われる。
線で示す1層目のポリシリコンからなる蓄積ゲート電極
16が、転送領域TRの上方には二点鎖線で示す2層目
のポリシリコンからなる転送ゲート電極17がそれぞれ
配されている。そして、互いに隣り合う蓄積ゲート電極
16および転送ゲート電極17を対とし、これら電極対
(16,17)に対して2相の転送クロックパルスφH
1,φH2を印加することにより、信号電荷の転送動作
が行われる。
【0014】電荷読み出し部15は、センサ列12に隣
接して形成された読み出しゲート部(蓄積ゲート部)1
5aと、電荷転送部13に隣接して形成された転送ゲー
ト部15bとからなり、読み出しゲート部15aが隣り
合う画素の読み出しゲート部と連続することで、互いに
隣り合う一対(一組)のセンサ部11,11に跨がって
平面視U字形(図1上では、逆U字形)をなしている。
なお、画素間で連続する読み出しゲート15aは、セン
サ部11,11間を分離するチャネルストップ部18を
延長して形成することによって画素境界にて分離されて
いる。
接して形成された読み出しゲート部(蓄積ゲート部)1
5aと、電荷転送部13に隣接して形成された転送ゲー
ト部15bとからなり、読み出しゲート部15aが隣り
合う画素の読み出しゲート部と連続することで、互いに
隣り合う一対(一組)のセンサ部11,11に跨がって
平面視U字形(図1上では、逆U字形)をなしている。
なお、画素間で連続する読み出しゲート15aは、セン
サ部11,11間を分離するチャネルストップ部18を
延長して形成することによって画素境界にて分離されて
いる。
【0015】この電荷読み出し部15において、読み出
しゲート部15aは、その上方に配された一点鎖線で示
す1層目のポリシリコンからなる読み出しゲート電極1
9を有している。また、転送ゲート部15bは、その上
方に配された二点鎖線で示す2層目のポリシリコンから
なる転送ゲート電極20を有している。画素境界ごとに
形成された電荷読み出し部15のうち、1つおきの電荷
読み出し部15の内側には、読み出しゲート部15aに
接して電荷排出部21が設けられている。これにより、
電荷排出部21は、互いに隣り合う一対のセンサ部1
1,11に対して1つずつ設けられたことになる。
しゲート部15aは、その上方に配された一点鎖線で示
す1層目のポリシリコンからなる読み出しゲート電極1
9を有している。また、転送ゲート部15bは、その上
方に配された二点鎖線で示す2層目のポリシリコンから
なる転送ゲート電極20を有している。画素境界ごとに
形成された電荷読み出し部15のうち、1つおきの電荷
読み出し部15の内側には、読み出しゲート部15aに
接して電荷排出部21が設けられている。これにより、
電荷排出部21は、互いに隣り合う一対のセンサ部1
1,11に対して1つずつ設けられたことになる。
【0016】図2は、電荷読み出し部15および電荷排
出部21の拡大図である。図2において、転送ゲート部
15bの転送ゲート電極20は、2層ゲート構造(20
a,20b)となっている。電荷排出部21は、逆U字
形の電荷読み出し部15の内側に配置された島状の電荷
排出ドレイン部22と、この電荷排出ドレイン部22の
図の上方および両側を囲むように屈曲して形成された電
荷排出ゲート部23とを有する構成となっており、電荷
排出ゲート部23の上方には、二点鎖線で示す2層目の
ポリシリコンからなるシャッターゲート電極24が設け
られている。電荷排出ドレイン部22には、所定のドレ
イン電圧Vdが印加されている。
出部21の拡大図である。図2において、転送ゲート部
15bの転送ゲート電極20は、2層ゲート構造(20
a,20b)となっている。電荷排出部21は、逆U字
形の電荷読み出し部15の内側に配置された島状の電荷
排出ドレイン部22と、この電荷排出ドレイン部22の
図の上方および両側を囲むように屈曲して形成された電
荷排出ゲート部23とを有する構成となっており、電荷
排出ゲート部23の上方には、二点鎖線で示す2層目の
ポリシリコンからなるシャッターゲート電極24が設け
られている。電荷排出ドレイン部22には、所定のドレ
イン電圧Vdが印加されている。
【0017】そして、読み出しゲート電極19には読み
出しゲートパルスφROGが、転送ゲート電極20には
転送ゲートパルスφTGが、シャッターゲート電極24
にはシャッターゲートパルスφSHUTがそれぞれ印加
される。これらのゲートパルスφROG,φTG,φS
HUTは、タイミングジェネレータなどによって構成さ
れる駆動回路25から与えられる。この駆動回路25に
おいて、読み出しゲートパルスφROG、転送ゲートパ
ルスφTGおよびシャッターゲートパルスφSHUTの
レベルを適宜制御することにより、信号電荷の蓄積、読
み出しおよび掃き捨て(排出)の各動作を実現すること
ができる。
出しゲートパルスφROGが、転送ゲート電極20には
転送ゲートパルスφTGが、シャッターゲート電極24
にはシャッターゲートパルスφSHUTがそれぞれ印加
される。これらのゲートパルスφROG,φTG,φS
HUTは、タイミングジェネレータなどによって構成さ
れる駆動回路25から与えられる。この駆動回路25に
おいて、読み出しゲートパルスφROG、転送ゲートパ
ルスφTGおよびシャッターゲートパルスφSHUTの
レベルを適宜制御することにより、信号電荷の蓄積、読
み出しおよび掃き捨て(排出)の各動作を実現すること
ができる。
【0018】上記の構成において、シャッターゲートパ
ルスφSHUTが“L”レベル、即ち電荷排出ゲート部
23がオフ状態のときの電荷排出ゲート部23のポテン
シャルは、転送ゲートパルスφTGが“L”レベル、即
ち転送ゲート部15bがオフ状態のときの転送ゲート部
15bのポテンシャルよりも深くなるように設定され
る。さらに、読み出しゲート部15aの取り扱い電荷量
は、転送ゲート部15bの取り扱い電荷量よりも大きく
なるように設定される。
ルスφSHUTが“L”レベル、即ち電荷排出ゲート部
23がオフ状態のときの電荷排出ゲート部23のポテン
シャルは、転送ゲートパルスφTGが“L”レベル、即
ち転送ゲート部15bがオフ状態のときの転送ゲート部
15bのポテンシャルよりも深くなるように設定され
る。さらに、読み出しゲート部15aの取り扱い電荷量
は、転送ゲート部15bの取り扱い電荷量よりも大きく
なるように設定される。
【0019】次に、上記構成の本実施形態に係るCCD
リニアセンサにおいて、信号電荷の蓄積、読み出しおよ
び掃き捨て(排出)の各動作につき、図3のタイミング
チャートに基づいて説明する。なお、図2のX‐X′方
向(読み出し方向)およびY‐Y′(シャッター方向)
に沿った断面ポテンシャルを図4及び図5に示し、以下
の動作説明ではこのポテンシャル図を参照するものとす
る。
リニアセンサにおいて、信号電荷の蓄積、読み出しおよ
び掃き捨て(排出)の各動作につき、図3のタイミング
チャートに基づいて説明する。なお、図2のX‐X′方
向(読み出し方向)およびY‐Y′(シャッター方向)
に沿った断面ポテンシャルを図4及び図5に示し、以下
の動作説明ではこのポテンシャル図を参照するものとす
る。
【0020】読み出しゲート部15aは、図4および図
5のポテンシャル図から明らかなように、センサ部11
に隣接するポテンシャルが浅い第1の領域(n--型不純
物領域)と、この第1の領域に隣接するポテンシャルが
深い第2の領域(n型不純物領域)とから構成されてい
る。このように、読み出しゲート部15aにおいて、セ
ンサ部11側のポテンシャルを浅くすることにより、こ
れがバリアとなり、センサ部11から読み出した信号電
荷がセンサ部11に逆流するのを防止することができ
る。
5のポテンシャル図から明らかなように、センサ部11
に隣接するポテンシャルが浅い第1の領域(n--型不純
物領域)と、この第1の領域に隣接するポテンシャルが
深い第2の領域(n型不純物領域)とから構成されてい
る。このように、読み出しゲート部15aにおいて、セ
ンサ部11側のポテンシャルを浅くすることにより、こ
れがバリアとなり、センサ部11から読み出した信号電
荷がセンサ部11に逆流するのを防止することができ
る。
【0021】先ず、シャッター期間では、読み出しゲー
トパルスφROGを“H”レベル、シャッターゲートパ
ルスφSHUTを“H”レベル、転送ゲートパルスφT
Gを“L”レベルとする。すると、図4および図5のポ
テンシャル図において、読み出しゲート部15aのポテ
ンシャルが浅い状態RLから深い状態RHに変化し、転
送ゲート部15bのポテンシャルが浅い状態TLのまま
変化せず、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23のポ
テンシャルが浅い状態SLから深い状態SHに変化す
る。したがって、センサ部11内で発生した信号電荷
は、図2の矢印A,Bに沿って電荷排出ゲート部23を
通って電荷排出ドレイン部22に掃き捨てられる。
トパルスφROGを“H”レベル、シャッターゲートパ
ルスφSHUTを“H”レベル、転送ゲートパルスφT
Gを“L”レベルとする。すると、図4および図5のポ
テンシャル図において、読み出しゲート部15aのポテ
ンシャルが浅い状態RLから深い状態RHに変化し、転
送ゲート部15bのポテンシャルが浅い状態TLのまま
変化せず、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23のポ
テンシャルが浅い状態SLから深い状態SHに変化す
る。したがって、センサ部11内で発生した信号電荷
は、図2の矢印A,Bに沿って電荷排出ゲート部23を
通って電荷排出ドレイン部22に掃き捨てられる。
【0022】このシャッター動作により、センサ部11
での信号電荷の蓄積時間を制御することができる。すな
わち、蓄積期間以外の期間において、電荷排出ゲート部
23のシャッターゲート電極24に、“H”レベルのシ
ャッターゲートパルスφSHUTを印加することによ
り、電荷排出ゲート部23のポテンシャルが浅い状態か
ら深い状態に変化し、センサ部11にそれまで蓄積され
た信号電荷が電荷排出ドレイン部22に排出される。そ
して、排出完了時点から本来の蓄積期間が開始されるこ
とになる。
での信号電荷の蓄積時間を制御することができる。すな
わち、蓄積期間以外の期間において、電荷排出ゲート部
23のシャッターゲート電極24に、“H”レベルのシ
ャッターゲートパルスφSHUTを印加することによ
り、電荷排出ゲート部23のポテンシャルが浅い状態か
ら深い状態に変化し、センサ部11にそれまで蓄積され
た信号電荷が電荷排出ドレイン部22に排出される。そ
して、排出完了時点から本来の蓄積期間が開始されるこ
とになる。
【0023】次に、蓄積期間では、読み出しゲートパル
スφROGを“L”レベル、シャッターゲートパルスφ
SHUTを“H”レベル、転送ゲートパルスφTGを
“L”レベルとする。すると、図4及び図5のポテンシ
ャル図において、読み出しゲート部15aのポテンシャ
ルが深い状態RHから浅い状態RLに変化し、転送ゲー
ト部15bのポテンシャルが浅い状態TLのまま変化せ
ず、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23のポテンシ
ャルが深い状態SHを維持する。したがって、センサ部
11で発生した電荷は、センサ部11内に溜められる。
スφROGを“L”レベル、シャッターゲートパルスφ
SHUTを“H”レベル、転送ゲートパルスφTGを
“L”レベルとする。すると、図4及び図5のポテンシ
ャル図において、読み出しゲート部15aのポテンシャ
ルが深い状態RHから浅い状態RLに変化し、転送ゲー
ト部15bのポテンシャルが浅い状態TLのまま変化せ
ず、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23のポテンシ
ャルが深い状態SHを維持する。したがって、センサ部
11で発生した電荷は、センサ部11内に溜められる。
【0024】この蓄積期間において、読み出しゲートパ
ルスφROGを“L”レベル、シャッターゲートパルス
φSHUTを“H”レベルとし、読み出しゲート部15
aで蓄積期間に発生した電荷(信号電荷と混ざるとノイ
ズとなる)に対して電荷排出ドレイン部22側への電界
を与えることにより、この電荷を常に電荷排出ドレイン
部22へ掃き捨てることができるので、読み出しゲート
部15aで発生する暗電流などに起因するノイズ成分を
低減できる。したがって、蓄積期間に、転送ゲート電極
20に“L”レベルの電圧を印加することで、読み出し
ゲート部15aに発生した電荷の電荷転送部13への混
入を積極的に阻止できるので、暗電流などに起因するノ
イズ成分をより確実に低減できることになる。
ルスφROGを“L”レベル、シャッターゲートパルス
φSHUTを“H”レベルとし、読み出しゲート部15
aで蓄積期間に発生した電荷(信号電荷と混ざるとノイ
ズとなる)に対して電荷排出ドレイン部22側への電界
を与えることにより、この電荷を常に電荷排出ドレイン
部22へ掃き捨てることができるので、読み出しゲート
部15aで発生する暗電流などに起因するノイズ成分を
低減できる。したがって、蓄積期間に、転送ゲート電極
20に“L”レベルの電圧を印加することで、読み出し
ゲート部15aに発生した電荷の電荷転送部13への混
入を積極的に阻止できるので、暗電流などに起因するノ
イズ成分をより確実に低減できることになる。
【0025】次に、通常の読み出し期間では、シャッタ
ーゲートパルスφSHUTを“L”レベルにした後、読
み出しゲートパルスφROGを再び“H”レベルとす
る。すると、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23の
ポテンシャルが浅い状態SLにおいて、読み出しゲート
部15aのポテンシャルが浅い状態RLから深い状態R
Hに変化する。したがって、センサ部11内で発生した
電荷は、読み出しゲート部15aによって図2の矢印A
に沿って読み出される。このとき、転送ゲートパルスφ
TGが“L”レベルにあり、転送ゲート部15bのポテ
ンシャルが浅い状態TLにあるため、センサ部11から
読み出された信号電荷は読み出しゲート部15aに蓄積
される。
ーゲートパルスφSHUTを“L”レベルにした後、読
み出しゲートパルスφROGを再び“H”レベルとす
る。すると、電荷排出部21の電荷排出ゲート部23の
ポテンシャルが浅い状態SLにおいて、読み出しゲート
部15aのポテンシャルが浅い状態RLから深い状態R
Hに変化する。したがって、センサ部11内で発生した
電荷は、読み出しゲート部15aによって図2の矢印A
に沿って読み出される。このとき、転送ゲートパルスφ
TGが“L”レベルにあり、転送ゲート部15bのポテ
ンシャルが浅い状態TLにあるため、センサ部11から
読み出された信号電荷は読み出しゲート部15aに蓄積
される。
【0026】この読み出しの際に、センサ部11に大光
量の光が照射されることによってセンサ部11で過剰な
信号電荷が生成され、大量の信号電荷が読み出しゲート
部15aに読み出された場合、読み出しゲート部15a
において、電荷排出ゲート部23のポテンシャルを越え
る信号電荷については、電荷排出ドレイン部22に掃き
捨てられる。すなわち、電荷排出ゲート部23のポテン
シャルを越える余剰電荷は電荷排出ドレイン部22に捨
てられ、電荷量が制限されることになる。
量の光が照射されることによってセンサ部11で過剰な
信号電荷が生成され、大量の信号電荷が読み出しゲート
部15aに読み出された場合、読み出しゲート部15a
において、電荷排出ゲート部23のポテンシャルを越え
る信号電荷については、電荷排出ドレイン部22に掃き
捨てられる。すなわち、電荷排出ゲート部23のポテン
シャルを越える余剰電荷は電荷排出ドレイン部22に捨
てられ、電荷量が制限されることになる。
【0027】このとき、読み出しゲート部15aに残る
電荷量は、電荷排出ゲート部23とのポテンシャル差に
よって決まるため、例えば読み出しゲートパルスφRO
Gが“L”レベルのときの取り扱い電荷量が20万e−
とした場合、センサ部11に100万e−の電荷が蓄積
された場合でも、読み出しゲート部15aで20万e−
に制限される。
電荷量は、電荷排出ゲート部23とのポテンシャル差に
よって決まるため、例えば読み出しゲートパルスφRO
Gが“L”レベルのときの取り扱い電荷量が20万e−
とした場合、センサ部11に100万e−の電荷が蓄積
された場合でも、読み出しゲート部15aで20万e−
に制限される。
【0028】ここで、シャッターゲートパルスφSHU
Tが“L”レベル時の電荷排出ゲート部23のポテンシ
ャルが、転送ゲートパルスφTGが“L”レベル時の転
送ゲート部15bのポテンシャルよりも深くなるように
設定されているので、読み出しゲート部15aで余剰電
荷を掃き捨てる際に、転送ゲート部15b側に電荷が流
れ込むことはないので、転送ゲート部15bには何ら影
響を与えずに信号電荷を制限することができる。
Tが“L”レベル時の電荷排出ゲート部23のポテンシ
ャルが、転送ゲートパルスφTGが“L”レベル時の転
送ゲート部15bのポテンシャルよりも深くなるように
設定されているので、読み出しゲート部15aで余剰電
荷を掃き捨てる際に、転送ゲート部15b側に電荷が流
れ込むことはないので、転送ゲート部15bには何ら影
響を与えずに信号電荷を制限することができる。
【0029】そして、信号電荷の読み出し開始からある
一定時間Tが経過した時点で、転送ゲートパルスφTG
を“H”レベルにすると、転送ゲート部15bのポテン
シャルが浅い状態TLから深い状態THに変化するた
め、読み出しゲート部15aで電荷量が制限された信号
電荷は、図2の矢印Cに沿って転送ゲート部15bを経
由して電荷転送部13へ転送される。ここで、読み出し
ゲート部15aの取り扱い電荷量を転送ゲート部15b
の取り扱い電荷量よりも大きく設定しておくことで、転
送ゲート部15bで信号電荷がオーバーフローすること
はない。
一定時間Tが経過した時点で、転送ゲートパルスφTG
を“H”レベルにすると、転送ゲート部15bのポテン
シャルが浅い状態TLから深い状態THに変化するた
め、読み出しゲート部15aで電荷量が制限された信号
電荷は、図2の矢印Cに沿って転送ゲート部15bを経
由して電荷転送部13へ転送される。ここで、読み出し
ゲート部15aの取り扱い電荷量を転送ゲート部15b
の取り扱い電荷量よりも大きく設定しておくことで、転
送ゲート部15bで信号電荷がオーバーフローすること
はない。
【0030】なお、センサ部11から信号電荷の読み出
しを開始した時点から転送ゲート部15bをオン状態に
するまで、即ち転送ゲートパルスφTGを“H”レベル
にするまでの一定時間Tとしては、転送クロックパルス
φH1の1周期以上の時間が設定される。この一定時間
Tは、読み出しゲート部15aにおいて信号電荷の電荷
量を制限するために、シャッターゲートパルスφSHU
Tおよび転送ゲートパルスφTGを共に“L”レベルに
する時間であり、転送クロックパルスφH1の1周期以
上の時間であれば任意に設定可能である。
しを開始した時点から転送ゲート部15bをオン状態に
するまで、即ち転送ゲートパルスφTGを“H”レベル
にするまでの一定時間Tとしては、転送クロックパルス
φH1の1周期以上の時間が設定される。この一定時間
Tは、読み出しゲート部15aにおいて信号電荷の電荷
量を制限するために、シャッターゲートパルスφSHU
Tおよび転送ゲートパルスφTGを共に“L”レベルに
する時間であり、転送クロックパルスφH1の1周期以
上の時間であれば任意に設定可能である。
【0031】上述したように、電荷読み出し部15側に
電荷排出部21を有するいわゆる横型シャッター構造の
CCDリニアセンサにおいて、センサ部11から読み出
しゲート部(蓄積ゲート部)15aに信号電荷を読み出
したときに、一定時間Tだけ転送ゲート部15bおよび
電荷排出ゲート部23を共にオフ状態にし、信号電荷の
電荷量を読み出しゲート部15aで制限するようにした
ので、転送ゲート部15bに大量の電荷が送り込まれる
ことがない。
電荷排出部21を有するいわゆる横型シャッター構造の
CCDリニアセンサにおいて、センサ部11から読み出
しゲート部(蓄積ゲート部)15aに信号電荷を読み出
したときに、一定時間Tだけ転送ゲート部15bおよび
電荷排出ゲート部23を共にオフ状態にし、信号電荷の
電荷量を読み出しゲート部15aで制限するようにした
ので、転送ゲート部15bに大量の電荷が送り込まれる
ことがない。
【0032】これにより、例えばカメラのAFセンサと
して用いた場合などにおいて、センサ部11に大量の光
が照射され、センサ部11に過剰な信号電荷が蓄積され
た場合や、センサ部11からの信号電荷の読み出し中に
大量の光が照射された場合であっても、読み出しゲート
部15aで電荷量が制限された信号電荷が、転送ゲート
部15bに送り込まれることになるので、転送ゲート部
15bでオーバーフローが発生することがなく、したが
ってこのオーバーフローによる隣接画素の信号電荷の破
壊もない。
して用いた場合などにおいて、センサ部11に大量の光
が照射され、センサ部11に過剰な信号電荷が蓄積され
た場合や、センサ部11からの信号電荷の読み出し中に
大量の光が照射された場合であっても、読み出しゲート
部15aで電荷量が制限された信号電荷が、転送ゲート
部15bに送り込まれることになるので、転送ゲート部
15bでオーバーフローが発生することがなく、したが
ってこのオーバーフローによる隣接画素の信号電荷の破
壊もない。
【0033】なお、上記実施形態では、電荷読み出し部
15側に電荷排出部21を有する横型シャッター構造に
おいて、電荷排出部21を互いに隣り合う一対のセンサ
部11,11に対して1つずつ設けた構成のリニアセン
サに適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、本発明は、電荷排出部21を各センサ
11に対して1:1の対応関係で設けた構成のリニアセ
ンサなどにも、同様に適用することが可能である。
15側に電荷排出部21を有する横型シャッター構造に
おいて、電荷排出部21を互いに隣り合う一対のセンサ
部11,11に対して1つずつ設けた構成のリニアセン
サに適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、本発明は、電荷排出部21を各センサ
11に対して1:1の対応関係で設けた構成のリニアセ
ンサなどにも、同様に適用することが可能である。
【0034】また、本発明は、リニアセンサへの適用に
限られるものではなく、電荷読み出し部15側に電荷排
出部21を有する横型シャッター構造を持つものであれ
ば、エリアセンサにも同様に適用可能である。
限られるものではなく、電荷読み出し部15側に電荷排
出部21を有する横型シャッター構造を持つものであれ
ば、エリアセンサにも同様に適用可能である。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排出ゲート部およびドレイン部からなる電荷排出部を蓄
積ゲート部に隣接して設け、光電変換素子から蓄積ゲー
ト部に信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲ
ート部および排出ゲート部を共にオフ状態にし、蓄積ゲ
ート部で信号電荷の電荷量を制限するようにしたことに
より、転送ゲート部に大量の信号電荷が送り込まれるこ
とがないので、転送ゲート部でオーバーフローが発生す
ることがない。
排出ゲート部およびドレイン部からなる電荷排出部を蓄
積ゲート部に隣接して設け、光電変換素子から蓄積ゲー
ト部に信号電荷を読み出したとき、一定時間だけ転送ゲ
ート部および排出ゲート部を共にオフ状態にし、蓄積ゲ
ート部で信号電荷の電荷量を制限するようにしたことに
より、転送ゲート部に大量の信号電荷が送り込まれるこ
とがないので、転送ゲート部でオーバーフローが発生す
ることがない。
【0036】その結果、光電変換素子に大量の光が照射
されたり、光電変換素子からの信号電荷の読み出し中に
大量の光が照射されたりして、センサ部で大量の電荷が
生成されたとしても、蓄積ゲート部で電荷制限が行われ
ることによって隣接画素の信号電荷が破壊されることは
ない。したがって、本発明による固体撮像装置は、大光
量の光が照射される可能性があるカメラのAFセンサな
どに用いて有用なものとなる。
されたり、光電変換素子からの信号電荷の読み出し中に
大量の光が照射されたりして、センサ部で大量の電荷が
生成されたとしても、蓄積ゲート部で電荷制限が行われ
ることによって隣接画素の信号電荷が破壊されることは
ない。したがって、本発明による固体撮像装置は、大光
量の光が照射される可能性があるカメラのAFセンサな
どに用いて有用なものとなる。
【図1】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】電荷読み出し部および電荷排出部の拡大図であ
る。
る。
【図3】本発明の動作説明のためのタイミングチャート
である。
である。
【図4】図2のX‐X′断面のポテンシャル図である。
【図5】図2のY‐Y′断面のポテンシャル図である。
【図6】CCDリニアセンサの従来例を示す構成図であ
る。
る。
【図7】従来例の要部の拡大図である。
【図8】従来例の動作説明のためのタイミングチャート
である。
である。
11 センサ部 13 電荷転送部 15 電荷読
み出し部 15a 読み出しゲート部 15b 転送ゲート部 19 読み出しゲート電極 20(20a,20b)
転送ゲート電極 21 電荷排出部 22 電荷排出ドレイン部 2
3 電荷排出ゲート部 24 シャッターゲート電極 25 駆動回路
み出し部 15a 読み出しゲート部 15b 転送ゲート部 19 読み出しゲート電極 20(20a,20b)
転送ゲート電極 21 電荷排出部 22 電荷排出ドレイン部 2
3 電荷排出ゲート部 24 シャッターゲート電極 25 駆動回路
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の光電変換素子と、 前記複数の光電変換素子に隣接して設けられ、各光電変
換素子から読み出した信号電荷を一時的に蓄積する蓄積
ゲート部と、 信号電荷を転送する電荷転送部と、 前記蓄積ゲート部と前記電荷転送部との間に設けられた
転送ゲート部と、 信号電荷を排出するドレイン部と、 前記蓄積ゲート部と前記ドレイン部との間に設けられた
排出ゲート部と、 前記光電変換素子から前記蓄積ゲート部に信号電荷を読
み出したとき、一定時間だけ前記転送ゲート部および前
記排出ゲート部を共にオフ状態にし、前記一定時間が経
過した後前記転送ゲート部をオン状態にする駆動回路と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記蓄積ゲート部は、前記光電変換素子
に隣接するポテンシャルが浅い第1の領域と、この第1
の領域に隣接するポテンシャルが深い第2の領域とから
なることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記転送ゲート部および前記排出ゲート
部が共にオフ状態のとき、前記排出ゲート部のポテンシ
ャルが前記転送ゲート部のポテンシャルよりも深いこと
を特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8134509A JPH09321268A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8134509A JPH09321268A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09321268A true JPH09321268A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15129994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8134509A Pending JPH09321268A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09321268A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004064096A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Hewlett-Packard Development Co Lp | フォトセンサアセンブリ |
-
1996
- 1996-05-29 JP JP8134509A patent/JPH09321268A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004064096A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Hewlett-Packard Development Co Lp | フォトセンサアセンブリ |
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