JPS584512B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS584512B2 JPS584512B2 JP57032718A JP3271882A JPS584512B2 JP S584512 B2 JPS584512 B2 JP S584512B2 JP 57032718 A JP57032718 A JP 57032718A JP 3271882 A JP3271882 A JP 3271882A JP S584512 B2 JPS584512 B2 JP S584512B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷結合素子(以下CCDと称する)を用いた
固体撮像装置に関し、その目的は、電荷転送損失による
画像の劣化やブルーミングのない固体撮像装置の提供に
ある。
固体撮像装置に関し、その目的は、電荷転送損失による
画像の劣化やブルーミングのない固体撮像装置の提供に
ある。
第1図にCCDを用いた固体化撮像装置の従来例を示
す。
す。
同図aはインターライン・トランスファ( Inter
line Transfer )方式であり、光情報に
対応して信号電荷を蓄積する受光領域11と垂直転送用
CCD12及び水平転送用CCD13より構成され、上
記受光領域11にはフォト・ゲート・クロツクφH1垂
直転送用CCD12にクロツク・パルスφ1v,φ2V
、受光領域11から垂直転送用CCD12への信号電荷
の転送を制御する制御ゲートに印加する制御クロツクφ
TV水平転送用CCD13にクロツク・パルスφ1H,
φ2Htφ3Hlφ0を印加し、その動作のタイミング
を制御する。
line Transfer )方式であり、光情報に
対応して信号電荷を蓄積する受光領域11と垂直転送用
CCD12及び水平転送用CCD13より構成され、上
記受光領域11にはフォト・ゲート・クロツクφH1垂
直転送用CCD12にクロツク・パルスφ1v,φ2V
、受光領域11から垂直転送用CCD12への信号電荷
の転送を制御する制御ゲートに印加する制御クロツクφ
TV水平転送用CCD13にクロツク・パルスφ1H,
φ2Htφ3Hlφ0を印加し、その動作のタイミング
を制御する。
光情報に対応したビデオ信号としての信号電荷は水平転
送用CCD13の出力端子14より取り出す。
送用CCD13の出力端子14より取り出す。
この方式の固体化撮像装置についてはG.F.Amel
io , ” The Impact ofLarge
C C D Image S ensing Are
a Arrays”,E lectronic Com
ponents , Vol . 1 7 , A 3
,A. 4 ( 1 9 7 5 )又は、Inte
rnational Confe−rence of
Technology and Applicatio
ns ofCharge Coupled Devic
es t’ Edingburgh ,P,133(1
974)に詳細に述べられている。
io , ” The Impact ofLarge
C C D Image S ensing Are
a Arrays”,E lectronic Com
ponents , Vol . 1 7 , A 3
,A. 4 ( 1 9 7 5 )又は、Inte
rnational Confe−rence of
Technology and Applicatio
ns ofCharge Coupled Devic
es t’ Edingburgh ,P,133(1
974)に詳細に述べられている。
同図bはフレイム・トランスファ(FrameT ra
nfer )方式で受光領域15に形成されたCCDア
レイに光情報に対応した信号電荷を蓄積し、その信号電
荷を短時間のうちに蓄積領域16に形成されたCCDア
レイに転送せしめ、蓄積領域16の信号電荷を順次水平
転送用CCD17によって出力端子18へ読出す。
nfer )方式で受光領域15に形成されたCCDア
レイに光情報に対応した信号電荷を蓄積し、その信号電
荷を短時間のうちに蓄積領域16に形成されたCCDア
レイに転送せしめ、蓄積領域16の信号電荷を順次水平
転送用CCD17によって出力端子18へ読出す。
これらのCCDはφI A tφ2Atφ113+φ2
B及びφ1H,φ2Hlφ3ujφ0のクロツク・パル
スによって制御される。
B及びφ1H,φ2Hlφ3ujφ0のクロツク・パル
スによって制御される。
この方式の固体化撮像装置については、P.L.Rod
gers III , ” Charge Coupl
ed Imager for5 2 5−1 ine
Television BCA Eng. , Vol
120,五1−;P.79(1974)等に詳細に述べ
られている。
gers III , ” Charge Coupl
ed Imager for5 2 5−1 ine
Television BCA Eng. , Vol
120,五1−;P.79(1974)等に詳細に述べ
られている。
第1図Cに第1図aに示すインターライン・トランスフ
ァ方式の固体撮像装置のクロツク・パルスのタイミング
・ダイヤフラムを示す。
ァ方式の固体撮像装置のクロツク・パルスのタイミング
・ダイヤフラムを示す。
受光領域11には直流電圧を印加して1フィールド期間
中の光信号に応じた信号電荷を蓄積する。
中の光信号に応じた信号電荷を蓄積する。
次に制御クロツクφTVを印加して、その信号電荷を垂
直転送用CCDへ並列に転送する。
直転送用CCDへ並列に転送する。
この垂直転送用CCDに印加されるクロツクφ1v,φ
2vの周期は1水平走査期間に等しく、水平転送用CC
D13ヘクロツクφ0で順次並列に転送する。
2vの周期は1水平走査期間に等しく、水平転送用CC
D13ヘクロツクφ0で順次並列に転送する。
水平転送用CCD1 3に転送された信号電荷はクロツ
クφl H、φ2H、φ3Hを印加することにより1水
平走査期間内にビデオ出力として取り出される。
クφl H、φ2H、φ3Hを印加することにより1水
平走査期間内にビデオ出力として取り出される。
第1図aに示す従来の固体撮像装置では、感光領域11
の信号電荷を一旦垂直転送用CCD12に読み込み、そ
の後これらの信号電荷を水平転送用CCD13に順次転
送するため、水平転送用CCDから最もはなれた領域か
ら水平転送用CCDへ転送する場合には、1フレーム期
間の時間がかかり、暗電流の増加や、暗電流のムラが生
じ、画像が劣化する。
の信号電荷を一旦垂直転送用CCD12に読み込み、そ
の後これらの信号電荷を水平転送用CCD13に順次転
送するため、水平転送用CCDから最もはなれた領域か
ら水平転送用CCDへ転送する場合には、1フレーム期
間の時間がかかり、暗電流の増加や、暗電流のムラが生
じ、画像が劣化する。
さらに同図bに示す装置においても、受光領域15に蓄
積された信号電荷を一旦蓄積領域16に転送し、その後
順次水平転送用CCD17に転送して出力するため、や
はり、水平転送用CCDから最もはなれた領域から水平
転送用CCDへ転送する場合には、1フレーム期間の時
間がかかり暗電流の増加や、暗電流のムラが生じ画像が
劣化する。
積された信号電荷を一旦蓄積領域16に転送し、その後
順次水平転送用CCD17に転送して出力するため、や
はり、水平転送用CCDから最もはなれた領域から水平
転送用CCDへ転送する場合には、1フレーム期間の時
間がかかり暗電流の増加や、暗電流のムラが生じ画像が
劣化する。
さらに長時間にわたって行なう転送損失に基ずく画像の
劣化が大きい。
劣化が大きい。
特に、固体撮像装置のチップ面積を減少するために上記
各領域のCCDは転送チャネル幅を短かくする必要があ
るため転送用損失が大きくなり、絵素数が大きくなって
転送回数が多くなればなるほど蓄しい画質の劣化を招く
。
各領域のCCDは転送チャネル幅を短かくする必要があ
るため転送用損失が大きくなり、絵素数が大きくなって
転送回数が多くなればなるほど蓄しい画質の劣化を招く
。
本発明は上述のように受光領域から水平転送用CCD
へ信号電荷を移すときにはばらつきが生じ、そのために
生じる画像の劣化をなくすためになされたものであり、
行列状に配置され光情報に応じた信号電荷を蓄積する複
数の受光素子よりなる受光領域と、前記受光領域の信号
電荷を1行毎に水平転送用領域に転送する垂直移送ライ
ンと、前記受光素子より前記垂直移送ラインへの信号電
荷の移送を制御するゲート回路と前記垂直移送ラインか
ら供給される信号電荷を転送する水平転送領域とを備え
、前記垂直移送ラインに移送された信号電荷を1水平走
査期間以内に前記水平転送領域へ移送することを特徴と
する。
へ信号電荷を移すときにはばらつきが生じ、そのために
生じる画像の劣化をなくすためになされたものであり、
行列状に配置され光情報に応じた信号電荷を蓄積する複
数の受光素子よりなる受光領域と、前記受光領域の信号
電荷を1行毎に水平転送用領域に転送する垂直移送ライ
ンと、前記受光素子より前記垂直移送ラインへの信号電
荷の移送を制御するゲート回路と前記垂直移送ラインか
ら供給される信号電荷を転送する水平転送領域とを備え
、前記垂直移送ラインに移送された信号電荷を1水平走
査期間以内に前記水平転送領域へ移送することを特徴と
する。
以下本発明の固体撮像装置の原理および実施例を説明す
る。
る。
本発明の固体撮像装置は、第2図に示すように、行列状
に配置された。
に配置された。
光情報に応じた信号電荷を蓄積する受光領域21と、寸
行の信号電荷を並列に読み込む水平転送領域24と垂直
移送ライン23と、受光領域21から垂直移送ライン2
3への信号電荷の移送を制御するゲート回路領域22と
を備えている。
行の信号電荷を並列に読み込む水平転送領域24と垂直
移送ライン23と、受光領域21から垂直移送ライン2
3への信号電荷の移送を制御するゲート回路領域22と
を備えている。
第2図を用いて動作を説明すると、X’−Yの行状に配
置された、光情報に応じて信号電荷を一定期間、例えば
テレビジョン・システムにおけるフィールド期間蓄積す
る受光領域21に蓄積された信号電荷を、例えばテレビ
ジョン信号における水平ブランキング期間に生ずるクロ
ツク・パルスφXl、φX2・・・・・・φXnを順次
印加してゲート22を制御し、1行毎に垂直移送ライン
23に信号電荷を転送する。
置された、光情報に応じて信号電荷を一定期間、例えば
テレビジョン・システムにおけるフィールド期間蓄積す
る受光領域21に蓄積された信号電荷を、例えばテレビ
ジョン信号における水平ブランキング期間に生ずるクロ
ツク・パルスφXl、φX2・・・・・・φXnを順次
印加してゲート22を制御し、1行毎に垂直移送ライン
23に信号電荷を転送する。
垂直移送ライン23に蓄積された?号電荷をクロツクパ
ルスφX1,φX2・・・・・・φXnと重なりを有す
るクロツク・パルスφTおよびφTと重なりを有するゲ
ートパルスφ。
ルスφX1,φX2・・・・・・φXnと重なりを有す
るクロツク・パルスφTおよびφTと重なりを有するゲ
ートパルスφ。
を制御することにより水平ブランキング期間内に水平転
送用CCD24に並列に入力し、水平転送用CCD24
のクロツク・パルスφ1H,φ2H、φ2Hを制御し出
力端子25から1水平走査期間内にビデオ出力としての
信号電荷を読み出す。
送用CCD24に並列に入力し、水平転送用CCD24
のクロツク・パルスφ1H,φ2H、φ2Hを制御し出
力端子25から1水平走査期間内にビデオ出力としての
信号電荷を読み出す。
本発明の具体的な実施例を第3図a=dに示す。
同図a,bにおいて、p型Si基体31の上面に、行列
状に配置されたCCDを分離するための厚いSl02膜
32及び、CODのゲート絶縁膜としての薄:いSiO
膜33を形成する。
状に配置されたCCDを分離するための厚いSl02膜
32及び、CODのゲート絶縁膜としての薄:いSiO
膜33を形成する。
上記SiO膜32,33の上面に高比抵抗の多結晶Si
膜34を形・成し、選択的に不純物を導入してCCDの
ゲート導電体膜35 ,36 ,37 ,38とする。
膜34を形・成し、選択的に不純物を導入してCCDの
ゲート導電体膜35 ,36 ,37 ,38とする。
更に全面に絶縁体膜39を形成し、選択的にコンタクト
穴40を形成した後、コンタクト穴40を通してゲート
導電体膜36と接するよう導電体膜41を選択的に形成
する。
穴40を形成した後、コンタクト穴40を通してゲート
導電体膜36と接するよう導電体膜41を選択的に形成
する。
次に感光領域42を除いた他の領域に遮光膜43を形成
する。
する。
第3図aは第2図に示す感光領域の拡大図であり、第3
図bは同図aのb−b断面図である。
図bは同図aのb−b断面図である。
第2図の感光領域21が第3図a,bの感光領域42に
相当し、クロック・パルスφx1,φX2・・・・・・
φXnは導電体膜41を通してゲート導電体膜36に印
加される。
相当し、クロック・パルスφx1,φX2・・・・・・
φXnは導電体膜41を通してゲート導電体膜36に印
加される。
垂直移送ライン23は45に示す領域に対応し、ここで
はp型Si基体31内に水平転送CCD24に到るよう
形成されたn 拡散領域44を含む。
はp型Si基体31内に水平転送CCD24に到るよう
形成されたn 拡散領域44を含む。
信号電荷の読出し時において、ゲート導電体膜37にク
ロツク・パルスφTを印加し、ゲート導電体膜37の下
のn±拡散領域44に信号電荷を転送する。
ロツク・パルスφTを印加し、ゲート導電体膜37の下
のn±拡散領域44に信号電荷を転送する。
拡散領域44に転送された電荷は、水平転送用CCD2
4まで、この垂直移送ライン23又は45を通して瞬時
に転送されるようにする。
4まで、この垂直移送ライン23又は45を通して瞬時
に転送されるようにする。
第3図c,dは第2図に示す水平転送CCD24と感光
領域との接続部を示し、同図dは同図Cのd−d断面図
を示す。
領域との接続部を示し、同図dは同図Cのd−d断面図
を示す。
ゲート導電体膜4Tには垂直移送ライン45に蓄積され
た信号電荷を水平転送用CCD46へ並列に人力するの
を制御するクロツク・パルスφ。
た信号電荷を水平転送用CCD46へ並列に人力するの
を制御するクロツク・パルスφ。
を印加する。第3図c,dに示すように、水平転送用C
CD46は3相クロツク・パルスφ1H,φ2Hlφ3
Hで動作するものとする。
CD46は3相クロツク・パルスφ1H,φ2Hlφ3
Hで動作するものとする。
以下、第4図a − e 1第5図を用いて第3図a〜
dに示した構造の固体撮像装置の動作原理を説明する。
dに示した構造の固体撮像装置の動作原理を説明する。
第4図axdは第3図bと同様に感光領域の断面図であ
り、第4図eは第3図dに示す水平転送用CCDと同じ
断面図である。
り、第4図eは第3図dに示す水平転送用CCDと同じ
断面図である。
第5図に示すタイミング・ダイヤグラムを有するクロッ
ク・パルスを印加した時のT1〜T4に対応する信号電
荷の転送の様子を夫々第4図a−eに示す。
ク・パルスを印加した時のT1〜T4に対応する信号電
荷の転送の様子を夫々第4図a−eに示す。
T1のタイミングでは感光領域42のゲート導電体膜3
5.38に直流電圧が印加されており、Si基体31に
空乏層が形成され、照射された光情報に応じて信号電荷
51.51’が蓄積される(第4図a)。
5.38に直流電圧が印加されており、Si基体31に
空乏層が形成され、照射された光情報に応じて信号電荷
51.51’が蓄積される(第4図a)。
次にT2のタイミングでは導電体膜41を介してクロツ
ク・パルスφXi、が印加され X i行の信号電荷5
1.51’が感光領域42から垂直移送ライン45へと
転送される(同図b)。
ク・パルスφXi、が印加され X i行の信号電荷5
1.51’が感光領域42から垂直移送ライン45へと
転送される(同図b)。
T3のタイミングでは信号電荷51.51’は垂直移送
ライン45へと完全に転送されるとともに、感光領域4
2では次の光情報に応じた信号電荷52,52’の蓄積
が開始される(同図C)。
ライン45へと完全に転送されるとともに、感光領域4
2では次の光情報に応じた信号電荷52,52’の蓄積
が開始される(同図C)。
T4のタイミングでは並列人力制御クロツク・パルスφ
。
。
及び水平転送用CCD46の3相クロツク・パルスφ1
,φ2,φ3のうちのクロツク・パルスφ1が印加され
るので、垂直移送ライン45に蓄積された信号電荷51
.51’は水平転送用CCD46のφ1ゲート導電体膜
下に転送される。
,φ2,φ3のうちのクロツク・パルスφ1が印加され
るので、垂直移送ライン45に蓄積された信号電荷51
.51’は水平転送用CCD46のφ1ゲート導電体膜
下に転送される。
この時、感光領域は同図aに示す如く光情報を蓄積する
状態に復帰する(同図d,e)。
状態に復帰する(同図d,e)。
この後、クロツク・パルスφ。
をオフにしてクロツク・パルスφ1〜φ3を第5図に示
す如く印加してφ1ゲート導電体膜下に蓄積された信号
電荷51.51’を順次転送すれば水平転送用CCD4
6の出力端より信号電荷が得られ、ビデオ信号出力とな
る。
す如く印加してφ1ゲート導電体膜下に蓄積された信号
電荷51.51’を順次転送すれば水平転送用CCD4
6の出力端より信号電荷が得られ、ビデオ信号出力とな
る。
以上説明したように本発明の固体撮像装置は、行列状に
配置され光情報に応じた信号電荷を蓄積する複数の受光
素子よりなる受光領域と、前記受光領域の信号電荷を1
行毎に水平転送領域に転送する垂直移送ラインと、前記
受光素子より前記垂直移送ラインへの信号電荷の移送を
制御するゲート回路と前記垂直移送ラインから供給され
る信号電荷を転送する水平転送領域とを備え、前記垂直
移送ラインに移送された信号電荷を1水平走査期間以内
に前記水平転送領域へ移送するものである。
配置され光情報に応じた信号電荷を蓄積する複数の受光
素子よりなる受光領域と、前記受光領域の信号電荷を1
行毎に水平転送領域に転送する垂直移送ラインと、前記
受光素子より前記垂直移送ラインへの信号電荷の移送を
制御するゲート回路と前記垂直移送ラインから供給され
る信号電荷を転送する水平転送領域とを備え、前記垂直
移送ラインに移送された信号電荷を1水平走査期間以内
に前記水平転送領域へ移送するものである。
本発明の固体撮像装置は受光領域の信号電荷を水平転送
領域に転送する回数はCCDアレイの絵素数によらず、
受光領域から垂直移送ラインと、垂直移送ラインから水
平転送領域への転送の2回のみであるため、垂直移送ラ
インに移送された信号電荷を1水平期間以内に水平転送
領域へ移送でき、暗電流による画像劣化を防止できる。
領域に転送する回数はCCDアレイの絵素数によらず、
受光領域から垂直移送ラインと、垂直移送ラインから水
平転送領域への転送の2回のみであるため、垂直移送ラ
インに移送された信号電荷を1水平期間以内に水平転送
領域へ移送でき、暗電流による画像劣化を防止できる。
さらに受光領域の位置に関係なく、受光領域から水平転
送領域への転送効率および転送時間は同じであるので、
従来例に見られる如く多段にわたって転送することによ
る転送時間のばらつきに起因する画像劣化はなくなる。
送領域への転送効率および転送時間は同じであるので、
従来例に見られる如く多段にわたって転送することによ
る転送時間のばらつきに起因する画像劣化はなくなる。
第1図a,bは従来の固体撮像装置の構成図、第1図C
は第1図aの固体撮像装置の駆動クロツクパルスのタイ
ミング図、第2図は本発明の固体撮像装置の一実施例の
構成図、第3図a=dは第2図に示す装置の要部平面図
及び断面図、第4図a’=eおよび第5図は上記実施例
の動作説明図及び要部波形図である。 21 , 42・・・・・・受光領域、24,26・・
・・・・水平転送用CCD,25・・・・・・出力端子
、23 . 45・・・・・・垂直移送ライン、22,
35〜38 , 47・・・・・・ゲート。
は第1図aの固体撮像装置の駆動クロツクパルスのタイ
ミング図、第2図は本発明の固体撮像装置の一実施例の
構成図、第3図a=dは第2図に示す装置の要部平面図
及び断面図、第4図a’=eおよび第5図は上記実施例
の動作説明図及び要部波形図である。 21 , 42・・・・・・受光領域、24,26・・
・・・・水平転送用CCD,25・・・・・・出力端子
、23 . 45・・・・・・垂直移送ライン、22,
35〜38 , 47・・・・・・ゲート。
Claims (1)
- 1 行列状に配置され光情報に応じた信号電荷を蓄積す
る複数の受光素子よりなる受光領域と、前記受光領域の
信号電荷を1行毎に水平転送領域に転送する垂直移送ラ
インと、前記受光素子より前記垂直移送ラインへの信号
電荷の移送を制御するゲート回路と、前記垂直移送ライ
ンから供給される信号電荷を転送する水平転送領域とを
備え、前記垂直移送ラインに転送された信号電荷を1水
平走査期間以内に前記水平転送領域へ移送することを特
徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032718A JPS584512B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032718A JPS584512B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 固体撮像装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5463776A Division JPS52137210A (en) | 1976-05-12 | 1976-05-12 | Solid taking image device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57164667A JPS57164667A (en) | 1982-10-09 |
| JPS584512B2 true JPS584512B2 (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=12366615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57032718A Expired JPS584512B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584512B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101878A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
-
1982
- 1982-03-01 JP JP57032718A patent/JPS584512B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57164667A (en) | 1982-10-09 |
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