JPS61127164A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61127164A JPS61127164A JP59248118A JP24811884A JPS61127164A JP S61127164 A JPS61127164 A JP S61127164A JP 59248118 A JP59248118 A JP 59248118A JP 24811884 A JP24811884 A JP 24811884A JP S61127164 A JPS61127164 A JP S61127164A
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- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は固体撮像素子に係り、特に強い光照射に発生す
るブルーミングを抑圧するに好適な画素構成に関する。
るブルーミングを抑圧するに好適な画素構成に関する。
固体@像装置においては入射光量が一定量以上になると
画面上に白い縦縞の入るブルーミングと呼ばれる現象が
生じ、画質を著しく劣化させる。。
画面上に白い縦縞の入るブルーミングと呼ばれる現象が
生じ、画質を著しく劣化させる。。
このブルーミングを抑圧するために、特開昭57−19
7966号公報に示される固体撮像素子が提案されてい
る。しかし、この従来例では蓄積電荷量の多い受光素子
から、その電荷の一部(余剰電荷)を読み出すため、垂
直読み出しスイッチMO8トランジスタ(以下MO8T
と略記する)を飽和動作領域で動作させざるを得ない。
7966号公報に示される固体撮像素子が提案されてい
る。しかし、この従来例では蓄積電荷量の多い受光素子
から、その電荷の一部(余剰電荷)を読み出すため、垂
直読み出しスイッチMO8トランジスタ(以下MO8T
と略記する)を飽和動作領域で動作させざるを得ない。
その結果、垂直読み出しスイッチMO8Tのしきい電圧
のばらつきにより、飽和信号電荷が各受光素子でばらつ
き、2次元のばらつき(一種の雑音)となる。又、従来
例では垂直読み出しMO8Tのゲートが垂直走査回路と
別のスイッチMO8Tとから選択されるため、両方の動
作が誤動作しないような垂直走査回路を考慮する必要が
あり、走査回路が複雑になってしまうという問題がある
。
のばらつきにより、飽和信号電荷が各受光素子でばらつ
き、2次元のばらつき(一種の雑音)となる。又、従来
例では垂直読み出しMO8Tのゲートが垂直走査回路と
別のスイッチMO8Tとから選択されるため、両方の動
作が誤動作しないような垂直走査回路を考慮する必要が
あり、走査回路が複雑になってしまうという問題がある
。
第1図は従来のMO8fi固体撮像装置の原理図である
。マトリックス状に配列された光ダイオード1からなる
感光部9と、光ダイオードに蓄積された光信号t−読み
出すための垂直読出しスイッチ用MO8T91〜9nお
よび水平続出しスイッチ用MO8T81〜8mと、それ
ぞれのスイッチを順序よく切換えるための垂直シフトレ
ジスタ3および水平シフトレジスタ2と、出力信号線4
から成っている。垂直、水平の切換えスイッチ用MO8
Tは、シフトレジスタの各段の出力から得られる出力パ
ルスによってMO8Tのゲート電圧を制御し、スイッチ
動作?得ている。
。マトリックス状に配列された光ダイオード1からなる
感光部9と、光ダイオードに蓄積された光信号t−読み
出すための垂直読出しスイッチ用MO8T91〜9nお
よび水平続出しスイッチ用MO8T81〜8mと、それ
ぞれのスイッチを順序よく切換えるための垂直シフトレ
ジスタ3および水平シフトレジスタ2と、出力信号線4
から成っている。垂直、水平の切換えスイッチ用MO8
Tは、シフトレジスタの各段の出力から得られる出力パ
ルスによってMO8Tのゲート電圧を制御し、スイッチ
動作?得ている。
ところでこの固体撮像装置においては、入射光量が一定
量以上になると画面上に白い縦縞の入るブルーミングと
呼はれる現象が生じ、画質金儲しく劣化させる。これは
以下に述べる原因によると考えられる。すなわち第2図
および第3図に示すように2強い光の当っている光ダイ
オード1はそれに蓄積された多量の電荷12によって順
方向にバイアスされる。そn以後光邂流によって生じる
電荷は、垂直続出しスイッチ用MO8T9 iの下に構
成される寄生トランジスタflit通して水平出力線1
0にあふれだす。l水子期間に水平出力線lOにあふれ
だした電荷13は、同じ水平出力線lOにつながる他の
光ダイオードの電荷ft読出すとき同時に続出され、ブ
ルーミングを生じる。
量以上になると画面上に白い縦縞の入るブルーミングと
呼はれる現象が生じ、画質金儲しく劣化させる。これは
以下に述べる原因によると考えられる。すなわち第2図
および第3図に示すように2強い光の当っている光ダイ
オード1はそれに蓄積された多量の電荷12によって順
方向にバイアスされる。そn以後光邂流によって生じる
電荷は、垂直続出しスイッチ用MO8T9 iの下に構
成される寄生トランジスタflit通して水平出力線1
0にあふれだす。l水子期間に水平出力線lOにあふれ
だした電荷13は、同じ水平出力線lOにつながる他の
光ダイオードの電荷ft読出すとき同時に続出され、ブ
ルーミングを生じる。
したがって、第3図に示すように1水平期間にあふれだ
す電荷に相当する電荷量13を水平プラ/キ/グ期間に
続出しておき、1水平期間後においても元ダイオードか
ら水平出力線に電荷がめふれださぬようにすればブルー
ミング?防止することができる。
す電荷に相当する電荷量13を水平プラ/キ/グ期間に
続出しておき、1水平期間後においても元ダイオードか
ら水平出力線に電荷がめふれださぬようにすればブルー
ミング?防止することができる。
本発明の目的はブルーミングの抑圧を可能とする固体撮
像装置を提供することにある。
像装置を提供することにある。
本発明は、同一半導体基板上に、少なくとも光電変換素
子および、該素子に蓄積した光信号電荷を読み出し回路
に転送する転送素子からなる1fIxを複数個集積化し
た固体撮像素子において、所定の交番電圧を印加する事
により、咳充電変換素子の読み出し時には該光電変換素
子の蓄積可能容量を増加させるように働き、非読み出し
時には該光電変換素子の蓄積可能容量を増やさないよう
に働く機能を備えた可変容量素子を該元′1変換素子に
設けるものである。
子および、該素子に蓄積した光信号電荷を読み出し回路
に転送する転送素子からなる1fIxを複数個集積化し
た固体撮像素子において、所定の交番電圧を印加する事
により、咳充電変換素子の読み出し時には該光電変換素
子の蓄積可能容量を増加させるように働き、非読み出し
時には該光電変換素子の蓄積可能容量を増やさないよう
に働く機能を備えた可変容量素子を該元′1変換素子に
設けるものである。
まず、本発明を第1図の従来例に適用した実施例、第4
図〜4c6図を用いて説明する。21は1水平走査期間
中に発生するブルーミング電荷を掃き出すためのへ(O
8Tであり、22.23はゲート電極端子、ドレイン電
極端子である。41は本発明のIVIO8容量31〜3
nt−設けたI[f11素であり、51はMO8容量の
ゲートである、本発明の画素の断面を第5図に示してろ
る。52はP形3i基板、53.54はN形波散層であ
り、54はホトダイオードでもめる。55は受光領域で
ある。このMO8容量に所定のe圧が印刀目された時、
ホトダイオード54の蓄積容量にこのMC)8容量が加
わるため、ホトダイオード54の蓄積容量が増加する。
図〜4c6図を用いて説明する。21は1水平走査期間
中に発生するブルーミング電荷を掃き出すためのへ(O
8Tであり、22.23はゲート電極端子、ドレイン電
極端子である。41は本発明のIVIO8容量31〜3
nt−設けたI[f11素であり、51はMO8容量の
ゲートである、本発明の画素の断面を第5図に示してろ
る。52はP形3i基板、53.54はN形波散層であ
り、54はホトダイオードでもめる。55は受光領域で
ある。このMO8容量に所定のe圧が印刀目された時、
ホトダイオード54の蓄積容量にこのMC)8容量が加
わるため、ホトダイオード54の蓄積容量が増加する。
この実施例の動作全第6図のパルメタ1ミングチヤート
を用いて説明する。HB Lは水平グラ/キングパルス
でるり、t、は水平走査期間でめる。Vlはめる行の垂
直読み出しMOSゲートに印加するための垂直走査回路
の出力パルスであり、Hlは1列目の水平出力+@10
’i選択するための水平走査回路の出力でめる。■1=
1.;MO8T21が導通し、一括してMOS T 8
1〜8 mが選択され、水平出力線に混入しているブル
ーミング電荷が外部に掃き出される。■1==1.;M
O8容量がホトダイオードの容量に付加されるため、ホ
トダイオードの蓄積可能電荷量が増加するため、これ以
後、ホトダイオード54からは電荷が水平出力線にりふ
れてこなくなり、ブルーミング現象が発生していない状
態となる。例えばホトダイオードの容量t Cp%MO
8容量をCMとすると近似的に(1)式で示されるよう
に最後のm列のダイオードにおいてもn倍の飽和光量ま
でブルーミングは発生しない。
を用いて説明する。HB Lは水平グラ/キングパルス
でるり、t、は水平走査期間でめる。Vlはめる行の垂
直読み出しMOSゲートに印加するための垂直走査回路
の出力パルスであり、Hlは1列目の水平出力+@10
’i選択するための水平走査回路の出力でめる。■1=
1.;MO8T21が導通し、一括してMOS T 8
1〜8 mが選択され、水平出力線に混入しているブル
ーミング電荷が外部に掃き出される。■1==1.;M
O8容量がホトダイオードの容量に付加されるため、ホ
トダイオードの蓄積可能電荷量が増加するため、これ以
後、ホトダイオード54からは電荷が水平出力線にりふ
れてこなくなり、ブルーミング現象が発生していない状
態となる。例えばホトダイオードの容量t Cp%MO
8容量をCMとすると近似的に(1)式で示されるよう
に最後のm列のダイオードにおいてもn倍の飽和光量ま
でブルーミングは発生しない。
てもブルーミングは発生しない事になる。
■t=t3;i行のホトダイオードの信号を水平出力線
に読み込む。■t=t、;1列目の水平信号線の信号電
荷を外部に読み出す。
に読み込む。■t=t、;1列目の水平信号線の信号電
荷を外部に読み出す。
以上述べたように、本発明によればブルーミング現象を
簡単に抑圧でき、「発明の背景」で述べた従来例の配慮
されなかった点も解決できる。
簡単に抑圧でき、「発明の背景」で述べた従来例の配慮
されなかった点も解決できる。
第7図は本発明を、ブルーミングについて本発明のよう
な点は配慮されていない別の従来例に適用した実施例で
るる。この素子においては第4図のような水平信号線が
ないため、さらに簡単に適用でき、ブルーミングを抑圧
できる。111゜112は垂直、水平走査回路、113
はホトダイオード、117はインタレーススイッチ、1
31゜132は水平MO8T、垂直MO8T、133は
垂直走査線、135は水平走査線、136は水平信号線
、137は垂直スイッチMO8T、140はビデオ遡源
、141,142は垂直信号線、143゜144は負荷
抵抗、145,146はプリアンプ、147はリセット
ライン、148はリセットMO8T% 149,150
は出力である。160が本発明の付加容量でめる。この
素子の動作を説明する。水平グラ/キング期間の前半に
水平信号線に混入しているブルーミング電荷はり七ツ)
MOSトランジスタ148t−介して外部に掃き出さ
れる。
な点は配慮されていない別の従来例に適用した実施例で
るる。この素子においては第4図のような水平信号線が
ないため、さらに簡単に適用でき、ブルーミングを抑圧
できる。111゜112は垂直、水平走査回路、113
はホトダイオード、117はインタレーススイッチ、1
31゜132は水平MO8T、垂直MO8T、133は
垂直走査線、135は水平走査線、136は水平信号線
、137は垂直スイッチMO8T、140はビデオ遡源
、141,142は垂直信号線、143゜144は負荷
抵抗、145,146はプリアンプ、147はリセット
ライン、148はリセットMO8T% 149,150
は出力である。160が本発明の付加容量でめる。この
素子の動作を説明する。水平グラ/キング期間の前半に
水平信号線に混入しているブルーミング電荷はり七ツ)
MOSトランジスタ148t−介して外部に掃き出さ
れる。
その後、垂直走IE151が選択されると同時に本発明
のMO3容量160がホトダイオード容量に付加される
。その後、水平走査期間に水平走査線が順次走査され1
6号′1荷が読み出される。この読み出し時選択行のホ
トダイオードからはブルーミング電荷は発生しない。一
方、非選択行のホトダイオードからはブルーミング電荷
が発生するが、水平信号線が異なるため、読み行し行の
信号電荷には混入せず、次の水平ブランキング期間に外
部に帰き出される。例えば、この素子においても近似的
に(1)式が適用でき、CHaCpとすると飽和光量の
約300倍の光に対してもブルーミングは発生しない事
となる。さらに理解を深めるためにこの素子の画素平面
を用いて説明する。第9図は本発明を適用しない従来例
のものでめり、200は活性領域を示し、135,13
3はゲートα極用の配線でおり、113がホトダイオー
ドである。
のMO3容量160がホトダイオード容量に付加される
。その後、水平走査期間に水平走査線が順次走査され1
6号′1荷が読み出される。この読み出し時選択行のホ
トダイオードからはブルーミング電荷は発生しない。一
方、非選択行のホトダイオードからはブルーミング電荷
が発生するが、水平信号線が異なるため、読み行し行の
信号電荷には混入せず、次の水平ブランキング期間に外
部に帰き出される。例えば、この素子においても近似的
に(1)式が適用でき、CHaCpとすると飽和光量の
約300倍の光に対してもブルーミングは発生しない事
となる。さらに理解を深めるためにこの素子の画素平面
を用いて説明する。第9図は本発明を適用しない従来例
のものでめり、200は活性領域を示し、135,13
3はゲートα極用の配線でおり、113がホトダイオー
ドである。
tVO8T131.132はスイッチ機能を待てば良く
、a−eの寸法は試作技術の許す限り最小の寸法に設計
する( スlfl常ホトダイオード容址が小さく、読み
出しスピードに対し、画素領域の時定数は無視できるた
めン。
、a−eの寸法は試作技術の許す限り最小の寸法に設計
する( スlfl常ホトダイオード容址が小さく、読み
出しスピードに対し、画素領域の時定数は無視できるた
めン。
410図は本発明の画素平面図でるり、斜線領域201
が本発明の容i160t−m成している。
が本発明の容i160t−m成している。
なお動作的にはMO8T l 32のゲート容量(縦縞
領域202)も本発明の容量160の一部として働く。
領域202)も本発明の容量160の一部として働く。
さらにこの素子においては、MO8容量160と垂直M
O8T 132とのそれぞれの機能を兼ねそなえた、新
たな垂直+VfO8T 162をmいた第8図の実施例
においてはホトダイオードの開口率taに大きくできる
。なお、この垂直MO8)ランジスタ162は本発明の
ブルーミング抑圧効果を考慮したMO8容量をもち、か
つ、信号電荷を水平MO,9T 131を介して外部読
み出す機能をもつものでおる。この実施例の画素平面図
を第11図〜第13図に示す。斜線領域203,204
,205が本発明の容量として働く。なお、第13図に
おいては、ブルーミング強度金考、えると、fの寸法は
最小加工寸法eよりも一般に大きくしなければならない
、J 以と述べた本発明の実施例によれば、ブルーミング現象
を実用上間@ないレベルまで抑圧する事ができる。さら
に、走査回路の複雑さが解消される事はあきらかである
。
O8T 132とのそれぞれの機能を兼ねそなえた、新
たな垂直+VfO8T 162をmいた第8図の実施例
においてはホトダイオードの開口率taに大きくできる
。なお、この垂直MO8)ランジスタ162は本発明の
ブルーミング抑圧効果を考慮したMO8容量をもち、か
つ、信号電荷を水平MO,9T 131を介して外部読
み出す機能をもつものでおる。この実施例の画素平面図
を第11図〜第13図に示す。斜線領域203,204
,205が本発明の容量として働く。なお、第13図に
おいては、ブルーミング強度金考、えると、fの寸法は
最小加工寸法eよりも一般に大きくしなければならない
、J 以と述べた本発明の実施例によれば、ブルーミング現象
を実用上間@ないレベルまで抑圧する事ができる。さら
に、走査回路の複雑さが解消される事はあきらかである
。
本発明によればホトダイオードの信号?外部に読み出す
期間にホトダイオードの蓄積可能電荷を増加させる事が
でき、ホトダイオードからの過剰の1荷(ブルーミング
電荷)を発生しないようにできるのでブルーミング現象
ヲ実用上問題のないレベルまで抑圧できる効果がめる。
期間にホトダイオードの蓄積可能電荷を増加させる事が
でき、ホトダイオードからの過剰の1荷(ブルーミング
電荷)を発生しないようにできるのでブルーミング現象
ヲ実用上問題のないレベルまで抑圧できる効果がめる。
第1図は従来例の回路構成図、第2図はブルーミング現
尿勿祝明する漢式回路図、43図はボテンシャル図、@
4図は本発明の実施例の回路構成図、凋35図はI11
!+素の断面図、第6図はクロックタイミングチャート
図、第7図、第8図は本発明の実施例の回路・4成図=
中垢;、略9図はイ乏釆タジのφ l!!!!素手Fr7D■、堵roFfnか5体13囚
は木施明の画素平手 1 ロ 第 4 目 第 7 口 第 8 圓 早 9 口 第1O凪 2′O0
尿勿祝明する漢式回路図、43図はボテンシャル図、@
4図は本発明の実施例の回路構成図、凋35図はI11
!+素の断面図、第6図はクロックタイミングチャート
図、第7図、第8図は本発明の実施例の回路・4成図=
中垢;、略9図はイ乏釆タジのφ l!!!!素手Fr7D■、堵roFfnか5体13囚
は木施明の画素平手 1 ロ 第 4 目 第 7 口 第 8 圓 早 9 口 第1O凪 2′O0
Claims (1)
- 同一半導体基板上に、少なくとも光電変換素子および
、該素子に蓄積した光信号電荷を読み出し回路に転送す
る転送素子からなる画素を複数個集積化した固体撮像素
子において、所定の交番電圧を印加する事により、該光
電変換素子の読み出し時には該光電変換素子の蓄積可能
容量を増加させるように働き、非読み出し時には該光電
変換素子の蓄積可能容量を増やさないように働く機能を
備えた可変容量素子を該光電変換素子に設ける事を特徴
とした固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59248118A JPH0720215B2 (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59248118A JPH0720215B2 (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61127164A true JPS61127164A (ja) | 1986-06-14 |
JPH0720215B2 JPH0720215B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=17173493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59248118A Expired - Lifetime JPH0720215B2 (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0720215B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6462980A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-09 | Sharp Kk | Two-dimensional contact type image sensor |
EP0863663A2 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-09 | Sony Corporation | Driving method for solid-state imaging device provided with blooming prevention structure |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5418619A (en) * | 1977-07-13 | 1979-02-10 | Hitachi Ltd | Solid state pickup device |
JPS56164681A (en) * | 1980-05-22 | 1981-12-17 | Matsushita Electronics Corp | Solidstate image pick-up device |
JPS586683A (ja) * | 1981-07-06 | 1983-01-14 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
-
1984
- 1984-11-26 JP JP59248118A patent/JPH0720215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5418619A (en) * | 1977-07-13 | 1979-02-10 | Hitachi Ltd | Solid state pickup device |
JPS56164681A (en) * | 1980-05-22 | 1981-12-17 | Matsushita Electronics Corp | Solidstate image pick-up device |
JPS586683A (ja) * | 1981-07-06 | 1983-01-14 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
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EP0863663A2 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-09 | Sony Corporation | Driving method for solid-state imaging device provided with blooming prevention structure |
EP0863663B1 (en) * | 1997-03-04 | 2009-09-30 | Sony Corporation | Driving method for solid-state imaging device provided with blooming prevention structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0720215B2 (ja) | 1995-03-06 |
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