JPS61214561A - 固体撮像素子 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、カラー・テレビカメラ用固体撮像素子に関し
、詳しくはＸ、Ｙのスイッチマトリクスにより光電変換
素子を順次走査するＭＯＳ形の固体撮像素子に関するも
のである。

〔発明の背景〕

固体撮像素子は、光電変換と蓄積の機能を有する２次元
配列の画素群と、各画素に蓄積された信号電荷を時系列
で順次取り出す走査機能を有する回路とを、一体構造と
して固体化したものである。

このうち、走査方式はＸ、Ｙのスイッチマトリクスによ
るＸＹアドレス走査形（ＭＯＳ形）と、自己転送機能を
有するＣＯＤ、ＢＢＤ等を用いる電荷転送形とに分けら
れる。

第１図はすでに提案されている特願昭５８−１８５８８
号明細書に詳述されているＭＯ８形固体撮像素子の回路
構成を示したものである。

１１．１２．・・・、ｍｎの各光ダイオードに蓄積した
信号電荷は、以下の手順で読み出す。すなわち第１フイ
ールドではインターレース・スイッチ１を上方に接続す
る。そして初めの水平帰線期間の間に垂直シフトレジス
タ２によって垂直走査線１０と２０を選択し、これにつ
ながる２行の垂直スイッチ３と垂直選択スイッチ９をＯ
Ｎ状態にする。水平映像期間に入ったとき、水平シフト
レジスタ４によって水平スイッチ５を順次ＯＮ状態にし
て光ダイオード１１．・・・、１ｎと２１．・・・、２
ｎの信号電荷を、水平出力線１ｏＯ１信号出力線１０１
、プリアンプ１０２の系と、水平出力線２００、信号出
力線２０１．プリアンプ２０２の系を通して出力信号Ｓ
、　、　Ｓ、とじて出力する。

そして次の水平帰線期間に入ったとき、垂直シフトレジ
スタを進めて垂直走査線３０と４０を選択し、それに続
く水平映像期間に次の２行（３１゜・・・、３ｎと４１
．・・・、４ｎ）の信号電荷を読み出す、以下同様に全
ての光ダイオードの信号電荷を読み出す、第２フイール
ドではインターレース・スイッチ１を下に接続し、同じ
水平映像期間に読み出す光ダイオードの２行の組み合わ
せを変え（例えば２１．・・・、２ｎと３１．・・・３
ｎ；４１゜・・・、４ｎと５１．・・・、５ｎ；・・・
）、同様の操作を繰り返火す。

ところでこれらの素子の画素は、いずれも第２図に示す
ような構造を持っている。ここで第２図（ｂ）は（ａ）
中のＡ−Ａ’間にそった素子の縦構造を示したものであ
り、水平出力線１００゜２００は高周波の信号を通すた
めに抵抗の低い上層のＡＱＡＩで構成する。一方比較的
低周波のパルス電圧を加える垂直走査線２０．３０はや
や抵抗の高い下層のポリシリコンの線で構成するが、こ
の垂直走査線２０．３０はいずれも光ダイオード２３に
近接して配線されるため、光ダイオードとの間に寄生容
量６，６′が生じる。

この寄生容量は垂直走査線２０．３０の電圧の上下によ
って光ダイオード内の電荷の一部の吸収あるいは放出を
繰り返えし、フリッカ−や固定パターン雑音（画面全体
に２次元的に広がるランダムな固定パターン雑音で、以
下面ザラと記す）の原因になる。

すなわち第１フイールドでは光ダイオード２３から信号
電荷を読み出すために、垂直走査線２０に垂直スイッチ
をＯＮ状態にする一定電圧を加えると、寄生容量６には
光ダイオード内の電荷の一部Ｑ、が吸収され、信号電荷
読み出し後もそのまま寄生容量６内に残される。そして
垂直走査線２０の電圧をもとにもどした時、吸収してい
た電荷Ｑ、を再び光ダイオード内に放出する。これに対
して第２フイールドでは光ダイオード２３から信号電荷
を読み出すとき、垂直走査線２０だけでなく３０にも一
定電圧が加わるため、寄生容量６だけでなく６′にも電
荷Ｑ、′が吸収され、合計Ｑ、＋Ｑ、’の電荷が読み出
されずに残る。第１フイールドと第２フイールドで読み
出されずに残る電荷の差Ｑ　％は、各々のフィールドで
の黒レベル（光が入射していないときの出力信号のレベ
ル）の差となって現われ、フリッカ−が生じる。

また寄生容量の大きさは光ダイオードごとにばらつくた
め、面ザラの固定パターン雑音が発生し、画質を著しく
劣化させる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来の欠点を改善できる固
体撮像装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するための本発明による固体撮像素子の
構造は、任意の垂直走査線と、この垂直走査線では駆動
しない垂直スイッチにつながる光ダイオードとの間に電
気的シールド線を設けたことに特徴がある。

〔発明の実施例〕 第３図は本発明の実施例を示す固体撮像素子の縦構造を
示したものである０図中２０’　、３０’が新たに設け
たシールド線であり、その少なくとも一端はアースに接
続しておく。

この素子では寄生容量６′はこのシールド線を通して垂
直走査線とシールド線間、シールド線と光ダイオード間
の２つの寄生容量６“　６／／／に分られる。また光ダ
イオード内電荷に関係する寄生容量６″′の一端はシー
ルド線でアースにつながり。

フィールドに関係なく一定電圧になる。そのため寄生容
量６　には光ダイオード２３からの電荷の吸収は起こら
ない。

一方寄生容量６はそのまま残り、（シールド線を光ダイ
オード２３と垂直走査２０の間も覆うように広げれば、
寄生容量６′同様２つに分けることもできる）光ダイオ
ード２３から信号電荷を読み出す時光ダイオード２３内
の電荷の一部Ｑ、がこの寄生容量６に吸収され、読み出
されずに残る。

しかし寄生容量に吸収されて信号電荷読み出し後も残る
電荷は、第１フイールド、第２フイールドに関係なく常
に一定のＱ、どなるため、第２の構造の素子のような信
号電荷以外の電荷Ｑ、′の読み出しはない、そのためフ
ィールドごとに黒しベ。

ルが変わることによるフリッカ−や、Ｑ、Ｉのばらつき
による面ザラは生じず、良質の画像を得ることができる
。

第４図は本発明による他の実施例を示す固体撮像素子の
縦構造を示したものである。この素子は水平出力線（例
えば１００，２００）と垂直走査線（例えば２０．３０
）の位置を交換し、垂直走査線を水平出力線より上層に
ある線で構成したもので、水平出力線自身にシールド効
果を持たせたものである。すなわち第４図において垂直
走査線３０では駆動しない垂直スイッチにつながる光ダ
イオード２３と、垂直走査線の間に入るように水平出力
線２００を構成し、第２図寄生容量６′を第４図寄生容
量６　ｊ　、　６ＮＩに分ける。この時水平出力線は常
にほぼ一定のビデオ電圧に設定されるため、光ダイオー
ド内電荷の吸収はやはり寄生容量６のみで起こる。その
ため前実施例同様信号電荷以外の電荷Ｑ　％の読み出し
はなく、フリッカ−や面ザラを防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれば従来のＭＯ８形固
体撮像素子の垂直走査線と光ダイオード間の寄生容量が
原因で生じ、フィールドごとに黒レベルが変わるために
起こるフリッカ−や、寄生容量のばらつきで起こる面ザ
ラを防止し、良好な画像を得ることができる。

第　２　悶 （の Ａ″ （ｂ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電変換素子およびスイッチ素子からなる面素のア
   レーと、荷画素のアレーを順次選択走査する水平および
   垂直走査回路を有し、上記画素内のスイッチ素子は、上
   記光電変換素子に接続され、かつ垂直走査回路で垂直走
   査線を通して駆動されるスイッチ素子と、水平信号出力
   線に接続され、かつ水平走査回路で駆動されるスイッチ
   素子の直列接続からなり、さらに上記水平信号出力線は
   上記垂直走査回路で駆動される別のスイッチ素子をを介
   して垂直信号出力線に接続される固体撮像素子において
   、上記垂直走査線と隣接する光電変換素子の内、該垂直
   走査線で駆動するスイッチ素子につながらない光電変換
   素子と、該垂直走査線の間に電気的シールド線を設ける
   ことを特徴とする固体撮像素子。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記電気的シール
   ド線を上記水平信号出力線で構成することを特徴とする
   固体撮像素子。