JPS604379A - 固体カメラ - Google Patents

固体カメラ

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Publication number
JPS604379A
JPS604379A JP58113076A JP11307683A JPS604379A JP S604379 A JPS604379 A JP S604379A JP 58113076 A JP58113076 A JP 58113076A JP 11307683 A JP11307683 A JP 11307683A JP S604379 A JPS604379 A JP S604379A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
vertical
vertical transfer
solid
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP58113076A
Other languages
English (en)
Inventor
Omichi Tanaka
田中 大通
Yasumi Miyagawa
宮川 「や」州美
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP58113076A priority Critical patent/JPS604379A/ja
Publication of JPS604379A publication Critical patent/JPS604379A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors

Landscapes

  • 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】 従来例の構成とその問題点 近年、新しい撮像デバイスとして固体撮像素子の研究開
発が活発に行われ、急速に実用化の域に達しつつある。
固体撮像素子を用いたテレビカメラは従来の撮像管方式
のテレビカメラに比べて、長寿命、堅牢性に富む、焼き
付きがない、取扱いが容易である等多くの特徴を有する
。一 固体撮像素子にはアレイ状に配置された光電変換素子か
らの信号電荷を、電荷転送による得るCCD型、垂直及
び水平方向に配置されたシフトレジスタから出力される
走査パルスにより光電変換素子の位置をアドレスして信
号を読み出すMOS型等多くの方式がある。その中でテ
レビカメラとしての固体撮像素子は感度、疑似信号等の
諸性能を考慮すると、インターラインCCD型固体撮像
素子(IL−CCD)が最も有利であると考えられる。
以下、IL−CODの構成、動作を第1図〜第4図を用
いて説明する。
第1図において、1は光電変換素子としてのフォトダイ
オード、2は垂直転送レジスタであり、この垂直転送レ
ジスタ2は、垂直転送レジスタ2は、垂直転送ゲー)3
,4,5.6により構成されている。7は信号読み出し
ゲートであり、等測的に垂直転送ゲート3および5と共
通となっている。8は垂直転送パルスの供給端子である
。9は水平転送レジスタであり、この水平転送レジスタ
9Vi水平転送ゲート1o、11により構成されている
。12は水平転送パルスの供給端子である。
13は電荷検出部であり、転送されてきた信号電荷を信
号電圧に変換する。この電荷検出部13は通常フローテ
ィングディフィージョンアンプ(FNoating D
iffusion Ampnifier)で構成されて
いる。14は信号出力端子である。以上の如き構成のI
L−CODの動作を次に説明する。
フォトダイオード1は被写体よりの入射光を光電変換し
、信号電荷を得る。この光電変換により得られた信号電
荷は、信号読み出しゲート7を介して垂直転送レジスタ
2を構する垂直転送ゲートへ読み込捷れた後、垂直転送
パルス供給端子8より供給された垂直転送パルスにより
、水平転送レジスタ9の方向へ順次転送され、1水平ラ
イン分毎に水平転送レジスタ9に読み込まれる。水平帆
送レジスタへ読み込まれた信号電荷は、水平転送パルス
供給端子12から供給される水平転送パルスにより、電
荷検出部13へ順次転送され、電荷検出部13により電
圧に変換され、信号出力端子14から点順次信号として
得られる。前記の如き方法により得られた点順次信号を
電気回路により信号処理する事によりテレビジョン信号
を得る。
第2図に前記のIL−CODの受光部の平面図を示す。
第2図において、第1図と同一の機能を有する部分には
同一の番号を付している。第2図において、1はフォト
ダイオード、2は垂直転送レジスタ、3〜6は垂直転送
ゲートであり、前記垂直転送レジスタは4相構成として
いる。3はφV3.4Viφv4.5はφV1.6はφ
V2である。7は信号読み出しゲートであり、前記信号
読み出しゲート7Viフオトダイオード1に対応して垂
直転送ゲート6.4すなわちφv2.φv4に対応して
設けられている。15は水平方向に画素を分離するため
のチャンネルストッパーである実際は読み出しゲート部
以外のフォトダイオードの周辺に設置されている。
次に、垂直転送レジスタ、フォトダイオード、信号読み
出しゲート等の関係を第3図2に、l)を用いて説明す
る。
第3図は第2図に示したA −A’部の断面図である0 第3図へにおいて、第1図、第2図と同一の機能を有す
る部分には同一の番号を付している。
第3図へにおいて、固体撮像素子1l−in型基板16
上に9層17をエピタキシャル成長させた上に、n+層
1を設けてPN接合によるフォトダイオードを構成して
いる。6は垂直転送ゲートであり、前記垂直転送ゲート
Un一層18、p+層7の上方に配置されている。7は
信号読み出しゲートであり、18のn’層と17のp層
との接合部で埋込みチャンネル”yl!!c CD即ち
垂直転送レジスタ2が構成されている。19はフォトダ
イオード部1以外の部分に被写体より入射光が照射され
てスメア等疑似信号が発生するのを防ぐだめの遮光用ザ
ルミ配線である。ここで、基板16とエピタキシャル層
17の間には電源2oにより逆バイアス電圧が印加され
ている。−また1 、7,8.13の各拡散層と転送電
極6の間は酸化シリコン(S t 02 )21で絶縁
されており、また素子の表面はリンガラス(PSG)2
2で覆って保護している。第3図1)は第3Naの各部
のポテンシャルの概要を示す図である。第3図しにおい
て実線のポテンシャ9図は垂直転送時のポテンシャル図
である。チャンネルストッパー領域15のポテンシャル
は常に一定である。フォトダイオード部1のポテンシャ
ルはダーク状態のポテンシャルVAがら入射光を受けて
、信号電荷が満杯になった時のポテンシャルVBまでの
間の値をとる。垂直転送段18のポテンシャルは、垂直
転送ゲート6に垂直転送パルスが印加されない時のポテ
ンシャルVcと垂直転送パルスか印加さ汎た時のボテン
シャルVpの間の値をとる。捷だ信号読み出しゲート7
のボテンシャルは、垂直転送パルスが垂直転送ゲート6
に印加されない時のボテンシャルVEと印加された時の
ボテンシャルvFの間の値をとる。垂直転送段18にお
ける信号電荷はポテンシャルVCとVp。
間を転送される。
次にフォトダイオード1の信号電荷を垂直転送段18に
読み込む際のポテンシャルを説明するO信号電荷を垂直
転送段18に読み込むには、垂直帰線期間中に信号読み
出しパルスを垂直転送ゲート6に印加する0垂直転送パ
ルスよりも十分大きい信号読み出しパルスを垂直転送ゲ
ート6に印加すれば、信号読み出しゲート7及び垂直転
送段18のボテンシャルは第3図すの破線で示した電位
と々る。すなわち、信号読み出しゲートのポテンシャル
は■G1垂直転送段18のポテンシャルは■Hとなり、
フォトダイオード1に蓄積された信号電荷は信号読み出
しパルスが印加されている期間中のみ垂直転送段18へ
読み出される。前記の如き構成のIL−CODに第4図
に示す垂直転送パルスφv1〜φv4を第1図に示す垂
直転送パルス供給端子8より供給すれば、第1フイール
ドにおいては、信号読み出しゲートとφv2が共通とな
った水平ラインのフォトダイオードの信号電荷を読み出
す、第2フイールドにおいては、信号読み出しゲートと
φv4が共通となった水平ラインのフトダイオードの信
号を読み出す。したがって、信号出力端子14から得ら
れた信号電圧を電気回路で信号処理を行えば2:1イン
ターレース走査の行われたテレビジョン信号を得る事が
できる。ここで第4図に示した垂直転送パルスのうち、
φ■2に示したA、φv4に示したBの各パルスは信号
読み出しパルスである。
ところが、以上説明した垂直転送パルスの関係を持たせ
て2:1インターレース走査を行った場合に2つの問題
点が生じる。
第1の問題点は残像の発生である。前記残像の発生原因
は、第4図から明らかなようにフォトダイオードへの信
号電荷の蓄積時間は、2フィールド期間であるが、信号
電荷の読み出しは1水平ラインおきに1フイールド毎に
行われるためである。
したがって撮像中にテレビカメラをパンした場合などに
Vi1フィルド後の信号電荷が読み出さ扛る残像が発生
し、画像のエツジ部が2重に見える。
第2の問題点は、インターレースフリッカ−の発生であ
る。ビジコン等一般的な撮像管においては、その走査ビ
ームのビームは、はぼ円形でありしかも、走査ビーム径
が本来の走査線幅かっている。)ため、第6図に示すよ
うに走査ビーム30が両フィールド分にまたがって走査
する。
なお、実際の走査ビームはもっと大きく電子密度はビー
ム中心に対してがらス分布している。したがって走査線
相互の境界にボケている。すなわち、垂直方向のMT 
Fid、垂直線数以下となっている。
しかしながら、固体撮像素子の場合には第2図に示した
ようにフォトダイオード1が完全に分散して配置されて
いるため撮像管のように走査線相互の境界がボケる事は
ない。すなわち垂直方向のMTFfi垂直走査線数近く
でも、はとんど低下しない。したがって垂直方向に輝度
信号が犬きく変化した垂直相関の無い被写体像を撮像し
たモニターTVで見ると前記、垂直相関の無い被写体部
分ではフィールド毎に信号が大きく変化するために、見
かけ上フリッカ−となって現われる。この現象は放送用
等高解像度なテレビカメラにおいては発生している。
発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解決し、残像が無く、イン
ターレースフリッカ−も無い固体カメラを提供するもの
である。
発明の構成 本発明は、光電変換素子に対応して配置された信号読み
出しゲートと、垂直転送レジスタ1段を4相の垂直転送
ゲートにより構成し、前記垂直転送ゲートのうち2つの
転送ゲートを等測的に前記読み出しゲートとを共通接続
として、前記光電変換素子よりの信号電荷を読み出し、
垂直、水平に転送し、時系列に信号を得るインターライ
ン型固体撮像素子において、信号読み出しゲートと等価
的に共通接続された垂直転送ゲート全てに信号読み出し
パルスを毎フィールドの垂直帰線期間中に同時に印加す
る事により残像が無く、インターレースフリッカ−も無
いテレビカメラの信号を得るものである。
実施例の説明 以下、本発明による固体カメラの1実施例を第6図、第
7図を用いて説明する。
第6図は本発明による前記I L−CODの垂直駆動パ
ルスである。φv1.φv31″を第4図に示した従来
の垂直駆動パルスと同一であるが、φv2.φv4は、
第1.第2フィールド共に同時に信号読み出しパルスを
設けている。第6図に示す垂直駆動パルスを第1図に示
すIL−CODの垂直転送パルス供給端子8のφv1〜
φv4供給端子に印加した時の垂直転送段を構成する垂
直転送ゲートφ■1〜φv4におけるポテンシャルの概
要を第7図に示す。
第7図は第2図に示したB −E’断面のポテンシャル
を示し、幹ポテンシャル図は第6図に示したt1〜t6
の各時間におけるものである。ここで、7オトダイオー
ドから垂直転送段への信号読み込みのメカニズムは第3
図を用いて説明したので省略する。またポテンシャルの
説明に不必要な遮光用アルミ配線や表面保護膜(PSG
)等は省略している。
第7図において8は垂直転送パルス供給端子、18は垂
直転送段を構成するn−拡散層、23はφv1電極、2
4はφv2電極、25はφ■3電極、26にφv4電極
、21は拡散層とφ■1〜φ■4電極を分離する絶縁層
(S 102 )そある。
次に本発明による垂直駆動パルスφv1〜φV4を垂直
駆動パルス供給端子8に印加したときの動作を第7図に
もとすいて説明する。
1ず、第6図における垂直帰線期間中のt におけるポ
テンシャルは、第7図のtl に示す形となり、各パケ
ットの中には信号電荷は存在しない。
次に第6図のt2におけるポテンシャルは第7図のt2
に示す形となる。すなわち信号読み出しパルスをφv2
.φ■4に同時に印加する事により第2図に示したフォ
トダイオードPD1.PD3の信号電荷Q1.Q3をφ
■2の電極下のパケットに読み込み、フォトダイオード
PD2の信号電荷Q2をφv4の電極下のパケットに読
み込む(ここで7オトダイオードからφv2.φv4の
電極下のパケットに読み込むメカニネ゛ムに第3図で説
明したので省略する)次に第6図のt3におけるポテン
シャルは第7図のt に示す形となるが、t3において
は、φv2.φ■4電極下のパケットに読み込まれた信
号電荷をφv2.φv3電極下のパケットで混合する。
次に第6図の14.t5Vlおけるポテンシャルは第7
図の14.15に示す形と々るが、これは時間t3にお
いて混合された信号電荷を垂直転送ゲートの1ゲートず
つ右方向へ転送している様子を示したものである。
したがって、第1フイールドでは、第2図に示すPDl
とPD2.PD3とPD4(図示せず)というように各
フォトダイオードの信号電荷を混合した後、蝙直転送、
水平転送を行なって読み出している。
第2フイールドでは、第8図に示すように、PD。
(図示せず)とPDl、PD2とPD3.PD4とPD
6(図示せずというように各フォトダイオードの信号電
荷を混合した後、垂直、水平転送を行ない信号を時系列
に読み出している。
発明の効果 以上述べたように本発明を用いると、フォトダイオード
への信号電荷の蓄積時間は1フィールド期間であり、信
号読み出しもウィールド毎であるため、従来例で述べた
残像は全く発生しない。
また、垂直方向に隣接する2つの水平ラインのフォトダ
イオードの信号電荷を混合して読み出すため、見かけ上
のフォトダイオードの開口率が広くなり(MTFが低下
し)、すなわち、撮像管の走査線と電子ビームの関係の
如くなり、インターレースフリッカ−の発生も皆無とな
る。
更に、フォトダイオードの信号電荷を混合する際、第1
フイールドと第2フイールドとで、インクセースするよ
うに信号電荷を混合するため、等価的に撮像管程度の垂
直解像度が得られるため垂直解像度は全く問題とならな
い。
捷た、本発明による垂直転送パルスを得る方法は従来例
に比べて、複雑となる要素は全く無く、むしろより簡単
な構成により得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はIL−CODの等価回路、第2図はIL−CO
Dの平面図、第3図aはIL−CODの断面図、bは第
3図aの各部のポテンシャルの概要を示す図、第4図は
従来のIL−CCDの垂直駆動パルスを示す図、第6図
は撮像管における走査線と電子ビームの関係を示す図、
第6図に本発明の固定カメラの1実施例における垂直転
送パルスを示す図、第7図および第8図は本発明の固定
カメラの1実施例における垂直転送段のポテンシャルを
示す図である。 1 ・・フォトダイオード(光電変換素子)、2・・・
垂直転送レジスタ、3,4,5.6・・・垂直転送ゲー
ト、7−−信号読出しゲート、8・・・・・垂直転送パ
ルス入力端子、9 ・・・・水平転送レジスタ、10.
11・・・・・水判逮ゲート、12・・・・・・水平転
送パルス入力端子、13 電荷検出部、23 φ■1電
極、24 ・ φ■2電極、25 φ■3電極、26 
・φ■4電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 φにψにφ6φh (−−v−−) 第2図 第7図 軌道方向 第8図 転送方向

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 アレイ状に配置した光電変換素子群と、複数の転送ゲー
    トからなる電荷結果素子により構成された垂直および水
    平転送レジスタを備え、前記光電変換素子に対応して配
    置された信号読み出しゲートと前記垂直レジスタのうち
    所定の転送ゲートとを等制約に共通接続とした固体撮像
    装置において前記光電変換素子から垂直レジスタへ信号
    電荷を読み込む際に、前記信号読み出しゲートと共通接
    続された垂直転送ゲートに、フィルド毎に、同時に信号
    読み出しパルスを印加し、その後垂直方向に隣接する光
    電変換素子の信号電荷を混合し、垂直および水平方向に
    電荷転送して、映像信号を得ることを特徴とした固体カ
    メラ0 撮像素子(以後、ILCCD と略す)を用いた固体カ
    メラに関するものである。
JP58113076A 1983-06-22 1983-06-22 固体カメラ Pending JPS604379A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58113076A JPS604379A (ja) 1983-06-22 1983-06-22 固体カメラ

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