JPS58125959A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Publication number
JPS58125959A
JPS58125959A JP57007609A JP760982A JPS58125959A JP S58125959 A JPS58125959 A JP S58125959A JP 57007609 A JP57007609 A JP 57007609A JP 760982 A JP760982 A JP 760982A JP S58125959 A JPS58125959 A JP S58125959A
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JP
Japan
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signal line
vertical signal
electric charge
voltage
charge
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Pending
Application number
JP57007609A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Akiyama
俊之 秋山
Haruhisa Ando
安藤 治久
Takuya Imaide
宅哉 今出
Shusaku Nagahara
長原 脩策
Kenji Takahashi
健二 高橋
Shinya Oba
大場 信弥
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Masaaki Nakai
中井 正章
Kayao Takemoto
一八男 竹本
Masakazu Aoki
正和 青木
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57007609A priority Critical patent/JPS58125959A/ja
Publication of JPS58125959A publication Critical patent/JPS58125959A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

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】 本発明は受光部にダイオードアレーを設け、読み出しレ
ジスタとして電荷移送素子(ChargeTransi
er  DeVice :以下CTDと略す)を設けた
二次元固体槽f象装置(以下単にホトセンサと略す)に
関するものである。
ホトセンサには従来MO8方式とCCD方式の2穐類が
知ら扛ている。前者は後者に比ベチップサイズに対する
利用率は高く感度も高いが一出力イ百号が小さく信号処
理が難かしいなど、そ扛ぞれ一長一短を有しており、実
用レベルの性能には今−歩欠けるところがあった。
これを解決するホトセンサとして、第1図に示すような
、受光部にMO8方式を、読み出しレジスタにCCD方
式を用いたホトセンサが提案されている。
第1図において1はp −n接合から成るホトダイオー
ドアレー、2は垂直スイッチ用MO8)ランジスタ(V
MO8Tと略す)、3はこのMOSトランジスタをクロ
ックφVで順次スイッチングするスキャナ、4は垂直信
号線、101は転送ゲ−)、100は水平スイッチ用M
O8)ランジスタ(以下5M08Tと略す)6は水平読
み出し用CTD、102はリセットトランジスタ、7は
CTD6に接続するプリアンプである。
第2図は第1図に示したホトセンサの動作を説明する回
路図で、図中10はVMO8Tの1つを取り出したもの
、11に対応するホトダイオード、12は8M08Tの
1つ、13は水平レジスタであるCTDの1蓄積容量、
17はリセットトラ/ジスタの1つである。
第3図は第1図になるホトセンサの駆動パルスのタイミ
ングの一例を示す図であって矢印3oに示す方向がオン
状態である。以下第3図のタイミングを用いて第2図の
回路の動作を説明する。
まずホトダイオード11に蓄積した信号を読み出す前罠
φt、φlを22.24に示すようにオン状態にする一
方φtがオン状態になったときMO8T15と17間を
ソースとしてここから電荷が垂直信号線14側へ流入す
るように23によってVmの電圧を下げる(第3図中の
時刻t1 )。
この時垂直信号lAl4の電位は下がり、転送ゲート1
5は十分な導通状態になる。このため続いてVmをもと
の電圧まで上げるとMO8T15と17間が逆にドレイ
ン側になったとき、垂直信号線14側から、水平読み出
し時間に蓄積した暗電流などによる擬信号がさきKR人
した電場とともに短時間に外部に取シ出すことができる
。また同時に垂直信号線の電圧はリセットされる(第3
図中の時刻’t)。
次にφXが27に示すようにON状態になったとき、φ
cpを同時に26に示すようにOFF状態KL、CTD
からバイアス電荷が垂直信号線14側へ流入するように
すると、擬信号を取り出すときと同様に転送ゲートφt
は十分な導通状態になる。このため続いてφcPがON
状態になってMO8T15と12間がドレイン側になる
と、CTDからさきに流入した電荷と信号電荷とを短時
間にCTD側へ移すことができる(第3図中の時刻’s
 )。
第4図は他の従来例で第1図の固体撮倫装置において、
転送ゲート101とリセットトランジスタおよびS M
O8Tの間に蓄積容量42を挿入し、第2図Vm(DO
N、0FFhるいは# cp)ON 。
OFFによって行なっていた垂直信号[14への電荷の
注入を蓄積容量42を使ってφ1によって行なうもので
ある。
しかしこnら従来方式では各列の蓄積容量(第4図42
)のばらつき、あるいはMOSゲート(第1図101と
102)のシキイ値のばらつきが原因となり、モニタ画
面に薄い縦縞として現わnる固定パターン雑音が発生す
る。
本発明は上記従来装置において発生する固定パターン雑
音を低減する駆動方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため本発明においては〜上記の構
成の固体撮倫装置において、バイアス電荷QiをBCD
からではなくMO8T  T、のゲート電圧Voを変え
ることによって与える。
本発明の原理を第5図の回路を用いて説明する。
第5図社第1図の回路を本発明の駆動方式で動作させた
ときの状態を模式的に示したものである。
また第6図は本駆動方式に用いる駆動パルスのタイミン
グチャートである。
本駆動方式では垂直信号線から擬信号を取り除く前に、
前もってMO8T  T、、のゲート電圧VoをOFF
方法にΔVoだけ変えると供に、MO8T  BLGを
通して十分大きな電荷を垂直信号線に蓄積する(第5図
(切)。この時MO8TT、鵞のシキイ値vtThのバ
ラツキのため外部から流入スる電荷量Q!o = Cv
 X (VIILD −(V。
Vth))fcだLVmLbはBLDOON電圧は垂直
信号線ごとに次式ΔQxo=cv×ΔVthだけ大きく
ばらついている。BLDをOFF状態にもどすと、垂直
信号線の電圧Vvが次式 %式% で決まる電圧になるように電荷が垂直信号線から外部に
取り出さnl この時同時に擬信号も取り出される。し
かしMO8T  T、、の取り出し時定数ハ有限でsる
lめ、MO8T  BLD2>EOFF状態になった後
一定時間Δ後においても、各垂直信号#にある電荷Qx
*=Cvx (Vv −(Vo −vth))にはばら
つき ΔQx1=α×ΔQ、xo (α<<1)が残る。特に
垂直信号線の電圧VvがVvoK近づくと転送効率は急
激に減少し、取り出し時間Δを長く、例えば2Δにして
もばらつきΔQ、 x z ははとんど変化しない。こ
れに対し時間Δ後に新らためてMO8T  T、、のゲ
ート電圧をIVo/n(nは整数)だけON方向に変化
させると、垂直信号線の電圧は Vvl::(vo+JVa−V*b)  JVo/nで
決まる電圧になるように新らためて電荷が垂直信号線か
ら外部に取り出されるので、この電荷がバイアス電荷と
なり時間2Δ後における電荷ΔQx、のばらつきは ΔQ、 x t″′:α2×ΔQx。
に低減できる。以下同様の操作をn回続けることにより
、電荷Qxmのばらつきは ΔQ□=α1×ΔQt。
1で低減される(第5図(C))。
以上の操作の後、ホトダイオードの信号電荷を垂直信号
線に読み出すと供に、MO8T  T、。
のゲート電圧をΔVo/nだけさらにON方向に変化さ
せ、その時流れる電荷をバイアス電荷として信号電荷を
垂直信号線からBCDに転送する。
この時同時にQx、のばらつき電荷ΔQhは第1図のよ
うに1度の取り除き操作のみで行なう場合ΔQ、 x 
s÷α×ΔQxoに比べ十分小さくなるため固定パター
ン雑音を低減することができる。
以上の説明ではMO8T  T−1のゲート電圧の変化
を一定電圧ΔV a / nとして説明したが、この電
圧差は任意でも良い。例えば電荷のばらつきが大きい間
は電圧変化も大きくすることにより、ばらつきの低減速
度を高めることができる。
また信号電荷の読み出しは、T、、のゲート電圧変化で
はなく、従来の駆動方法同様、BC,Dあるいは蓄積容
量からバイアス電荷を入れることによって行なうことが
できる。
また第6図では電荷Qxo  の注入を水平帰線期間の
初めに行なっているが、この操作を水平帰線期間の終り
で行ない、複信号とばらつき電荷の1回目の取シ出しを
1水平映倫期間で行なうことにより、水平帰線期間内で
のばらつき電荷域シ出し時間及びその回数を減らすこと
ができる。
以上ばらつき電荷の取り除きについてのみ述べたが、同
様の操作は信号電荷の読み出しの時にも適用することが
できる。すなわち、第10図の時間t、においてもMO
8T  T、、のゲート電圧を段階的に変化させる、あ
るいは従来の駆動方法においてバイアス電荷をBCDあ
るいは蓄積容量から垂直信号線に注入すると同時にMO
8TTオ、のゲート電圧を一定電圧OFF方向に変化し
、その後、ゲート電圧を段階的にON方向に変えること
によって信号電荷の転送効率を上げることができる。
以上T、、ゲート電圧を段階的に変える場合について述
べたが、これを単調に連続的に変えても同様の効果を得
ることができる。
第7図は本駆動方法を実現する食め、MO8TT、、の
ゲート電圧を段階的に変化させる回路の一実施例である
第8図は他の実施例で、第7図、第8図の実施例はゲー
ト電圧Voの変化量を容量C1と容量C1の容量比によ
って設定するものである。
第9図は他の実施例で、第7図中φ、のスイッチの代り
に抵抗Rを挿入したもので、φ、がON状態での時定数
τoN= RX C@ とOFF状態での(ただしC、
<< Ct )を利用して、T、、のゲート電圧Voを
段階的に変えたものである。同様にして第8図中のスイ
ッチφt’を抵抗Rで置き換えることができる。
第10図は他の実施例で、第8図(C)中のスイッチφ
1.φ、をダイオードと置き換え、ダイオード間の電圧
差を利用してスイッチ動作を行なうものである。
第11図は他の実施例で、ゲート電圧Voの変化量を時
定数τ=RXC,とφ、のパルス幅で設定するものであ
る。
第12図は他の実施例で、段階的に変化させる電圧レベ
ルを抵抗分割によって得るもので、電圧の変化量を任意
に設定できる。
第13図はMO8T  T−*のゲート電圧を段階的で
:1なく、単調に変化させる場合の実施例である。同様
の操作は第11図の回路において、φ、のパルス動作を
止めることによっても実現できる。
以上ゲート電圧t−変化させる回路が素子外部にある場
合について示したが、これらの回路は素子に内蔵するの
が望ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の固体槽f象装置の回路構成図、第2図は
固体撮儂装置動作原理の説明図、第3図は第1図の゛固
体撮倫装置の駆動パルス・タイムチャート、第4図は他
の従来素子の回路構成図、第5図、第6図は本発明によ
る固体撮償装置駆動方法の動作原理説明図、第7図〜第
13図は本駆動方法を実現するため、転送ゲートのオン
レベルを段階的あるいは連続的に変化させる回路の実施
例である。 1・・・ホトダイオードアレー、2・・・垂直スイッチ
用MOSトランジスタ、3・・・スキャナ、4・・・垂
直信号線、100・・・水平スイッチ用MO8)ランジ
スタ、101・・・転送ゲート、102・・・リセット
トランジスタ、11・・・ホトトランジスタ、12・・
・8M08T、14・・・垂直信号線、17・・・リセ
ット338− 皐 3  図 tt   tz      t5 第  5 図 Tyz Txt 15    6      巨〕 ■ (h)Hz   濁[−一一一訓暇 第  7  図 (L) (b) □−□−□−□ρ ′!5  B  図 (L) (b) (C) 高  9  図 (久ン (b〕 □θ 猶  lθ  図 (tL) (b) r−’−□ 第  11   国 (良〕 (bン □ρ %  13   図 (仄) (b) □ρ 第1頁の続き 0発 明 者 大場信弥 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 0発 明 者 尾崎俊文 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 中井正章 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 物本−へ男 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 青木正和 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、複数の受光素子からの映像情報を垂直読み出しスイ
    ッチを介して垂直信号線に読み出し、更に転送ゲートお
    よび信号読み出し用電荷移送素子を介して出力する固体
    撮倫素子において、前記垂直信号線より映倫情報を読出
    す間に転送ゲートのオンレベルを変化させるごとく構成
    したことを特徴とする固体撮偉装置。
JP57007609A 1982-01-22 1982-01-22 固体撮像装置 Pending JPS58125959A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57007609A JPS58125959A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 固体撮像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57007609A JPS58125959A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 固体撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58125959A true JPS58125959A (ja) 1983-07-27

Family

ID=11670544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57007609A Pending JPS58125959A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 固体撮像装置

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JP (1) JPS58125959A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0519678A (ja) * 1991-07-12 1993-01-29 Hitachi Ltd キーボードの表示方法、タイプ練習装置、タイプ練習方法あるいはゲーム装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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