JPS61288466A - 電荷検出回路 - Google Patents
電荷検出回路Info
- Publication number
- JPS61288466A JPS61288466A JP60131041A JP13104185A JPS61288466A JP S61288466 A JPS61288466 A JP S61288466A JP 60131041 A JP60131041 A JP 60131041A JP 13104185 A JP13104185 A JP 13104185A JP S61288466 A JPS61288466 A JP S61288466A
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- Japan
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- floating diffusion
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- Pending
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- 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】
〔概要〕
この発明は固体撮像装置の電荷検出回路において、
背景光成分を除いた有効な信号電荷を小容量の第２の浮
遊拡散領域を用いて検出することにより、検出利得の向
上を達成するものである。
遊拡散領域を用いて検出することにより、検出利得の向
上を達成するものである。
本発明は固体撮像装置の電荷検出回路に係り、特に背景
信号除去を含む演算処理が可能で、かつ大きい検出利得
が得られる改善された電荷検出回路に関する。
信号除去を含む演算処理が可能で、かつ大きい検出利得
が得られる改善された電荷検出回路に関する。
光信号を時系列多重化電気信号として処理する固体撮像
装置が広く用いられているが、その分解能、信号対雑音
比の向上などのために、電荷検出・回路の検出利得の向
上が要望されている。
装置が広く用いられているが、その分解能、信号対雑音
比の向上などのために、電荷検出・回路の検出利得の向
上が要望されている。
固体撮像装置では通常、光起電形、光伝導形、或いはＭ
ＩＳ形などの光電変換素子の２次元もしくは１次元のア
レイを構成し、これらの光電変換素子で得られた電気信
号を、電荷結合装置（ＣＣＤ）などの電荷転送装置（Ｃ
ＴＤ）により時系列多重化して検出し、サンプリングを
行い、所要のデジタル信号処理を経てディスプレイ装置
に表示する。
ＩＳ形などの光電変換素子の２次元もしくは１次元のア
レイを構成し、これらの光電変換素子で得られた電気信
号を、電荷結合装置（ＣＣＤ）などの電荷転送装置（Ｃ
ＴＤ）により時系列多重化して検出し、サンプリングを
行い、所要のデジタル信号処理を経てディスプレイ装置
に表示する。
第２図（ａ）は固体撮像装置の光電変換素子から、時系
列多重化された信号に対する電荷検出回路までの回路構
成の一従来例を示す。同図において、２１は光電変換素
子であるショットキダイオード、２２はＣＣＤの入力ダ
イオードを構成する１型領域、２３はＣＣＤの入力ゲー
ト、２４及び２５はＣＣＤの転送電極、２６はＣＣＤの
出力ゲート、２７は♂型浮遊拡散領域、２８はリセット
ゲート、２９は♂型排出拡散領域（ドレイン領域）、３
０は電界効果トランジスタである。
列多重化された信号に対する電荷検出回路までの回路構
成の一従来例を示す。同図において、２１は光電変換素
子であるショットキダイオード、２２はＣＣＤの入力ダ
イオードを構成する１型領域、２３はＣＣＤの入力ゲー
ト、２４及び２５はＣＣＤの転送電極、２６はＣＣＤの
出力ゲート、２７は♂型浮遊拡散領域、２８はリセット
ゲート、２９は♂型排出拡散領域（ドレイン領域）、３
０は電界効果トランジスタである。
各光電変換素子２１から入力ダイオード２２に信号電荷
がそれぞれ蓄積され、これが入力ゲート２３を介して各
転送電極２４下のポテンシャル井戸に転送される。各転
送電極２４下のポテンシャル井戸の信号電荷は、転送電
極２４−転送電極２５−転送電極２４−ｍ＝転送電極２
５と順次転送されて、光電変換素子２１の配列順にＣＯ
Ｄの出力ゲート２６からヤ型浮遊拡散領域２７に入力さ
れる。
がそれぞれ蓄積され、これが入力ゲート２３を介して各
転送電極２４下のポテンシャル井戸に転送される。各転
送電極２４下のポテンシャル井戸の信号電荷は、転送電
極２４−転送電極２５−転送電極２４−ｍ＝転送電極２
５と順次転送されて、光電変換素子２１の配列順にＣＯ
Ｄの出力ゲート２６からヤ型浮遊拡散領域２７に入力さ
れる。
この様に入力された電荷は、第２図（ｂｌのポテンシャ
ルダイアダラムに示す如く、ＣＣＤの出力ゲート２６と
リセットゲート２８とをバリアとして浮遊拡散領域２７
に貯えられ、その電位が電界効果トランジスタ３０のゲ
ート入力となり、ソースフォロワ出力が取り出される。
ルダイアダラムに示す如く、ＣＣＤの出力ゲート２６と
リセットゲート２８とをバリアとして浮遊拡散領域２７
に貯えられ、その電位が電界効果トランジスタ３０のゲ
ート入力となり、ソースフォロワ出力が取り出される。
この検出動作終了後リセットゲート２８が開かれ、浮遊
拡散領域２７から排出拡散領域２９に電荷が転送されて
外部に排出される。
拡散領域２７から排出拡散領域２９に電荷が転送されて
外部に排出される。
上述の従来の電荷検出方式ではＣＣＤから転送されて来
た電荷を全て検出の対象としている。可視−光について
はこの様な電荷検出方式でさほどの支障はない。しかる
に赤外Ｎ域を撮像対象とする場合には一般に電荷量が多
く、他方、浮遊拡散領域２７の電位の範囲がＣＣＤの出
力ゲート２６と排出拡散゛領域２９との電位によって制
限されるために、浮遊拡散領域２７等の容量を大きくす
ることが必要となる。
た電荷を全て検出の対象としている。可視−光について
はこの様な電荷検出方式でさほどの支障はない。しかる
に赤外Ｎ域を撮像対象とする場合には一般に電荷量が多
く、他方、浮遊拡散領域２７の電位の範囲がＣＣＤの出
力ゲート２６と排出拡散゛領域２９との電位によって制
限されるために、浮遊拡散領域２７等の容量を大きくす
ることが必要となる。
更に赤外領域の撮像では背景光により大きい直流信号成
分が形成され、有効な情報を与える信号成分はこの背景
光成分に重畳する状態となる。上述の如く容量を大きく
することにより、この様な信号電荷中の有効な信号成分
の検出感度が低下し、画像の分解能、信号対雑音比等が
劣化する。
分が形成され、有効な情報を与える信号成分はこの背景
光成分に重畳する状態となる。上述の如く容量を大きく
することにより、この様な信号電荷中の有効な信号成分
の検出感度が低下し、画像の分解能、信号対雑音比等が
劣化する。
この現状に対処するために、固体撮像装置の電荷検出回
路の検出利得の改善が必要とされている。
路の検出利得の改善が必要とされている。
前記問題点は、第１図に示す実施例に見られる如く、
電荷転送装置１に出力ゲート２を介して結合される第１
の浮遊拡散領域３と、 該第１の浮遊拡散領域３に照合ゲート４を介して結合さ
れる第２の浮遊拡散領域５と、該第１の浮遊拡散領域３
に第１のリセットゲート６を介して結合され、かつ該第
２の浮遊拡散領域５に第２のリセットゲート７を介して
結合される排出拡散領域８とを備え、 該第１の浮遊拡散領域３の電荷の一部を該照合ゲート４
により選択的に該第２の浮遊拡散領域５に転送して、 該第２の浮遊拡散領域５の電位を検出する本発明による
電荷検出回路により解決される。
の浮遊拡散領域３と、 該第１の浮遊拡散領域３に照合ゲート４を介して結合さ
れる第２の浮遊拡散領域５と、該第１の浮遊拡散領域３
に第１のリセットゲート６を介して結合され、かつ該第
２の浮遊拡散領域５に第２のリセットゲート７を介して
結合される排出拡散領域８とを備え、 該第１の浮遊拡散領域３の電荷の一部を該照合ゲート４
により選択的に該第２の浮遊拡散領域５に転送して、 該第２の浮遊拡散領域５の電位を検出する本発明による
電荷検出回路により解決される。
本発明による電荷検出回路は２個の浮遊拡散領域及びそ
の電位検出系と、容量が大きい第１の浮遊拡散領域から
容量が小さい第２の浮遊拡散領域に有効な信号成分を選
択的に転送する照合ゲートとを備え、背景光成分を完全
に或いは殆ど分離した信号電荷に対して小容量の第２の
浮遊拡散領域、及び電位検出系による検出を行うことに
より、高利得の検出が実現される。
の電位検出系と、容量が大きい第１の浮遊拡散領域から
容量が小さい第２の浮遊拡散領域に有効な信号成分を選
択的に転送する照合ゲートとを備え、背景光成分を完全
に或いは殆ど分離した信号電荷に対して小容量の第２の
浮遊拡散領域、及び電位検出系による検出を行うことに
より、高利得の検出が実現される。
〔実施例〕
以下米発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明による電荷検出回路の実施例を示
す模式平面図、同図（ｂ）、（Ｃ）は本実施例の動作を
、それぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面において示すポテン
シャルダイアグラムである。
す模式平面図、同図（ｂ）、（Ｃ）は本実施例の動作を
、それぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面において示すポテン
シャルダイアグラムである。
第１図ｔａ＞〜（Ｃ）において、１は電荷結合装置、２
は出力ゲート、３は第１の浮遊拡散領域、４は照合ゲー
ト、５は第２の浮遊拡散領域、６は第１のリセットゲー
ト、７は第２のリセットゲート、８は排出拡散領域、９
及び１０はトランジスタであり、これらは同一シリコン
（Ｓｉ）基板上に搭載されている。
は出力ゲート、３は第１の浮遊拡散領域、４は照合ゲー
ト、５は第２の浮遊拡散領域、６は第１のリセットゲー
ト、７は第２のリセットゲート、８は排出拡散領域、９
及び１０はトランジスタであり、これらは同一シリコン
（Ｓｉ）基板上に搭載されている。
背景光成分は例えば光電変換素子の位置、特性のばらつ
き等によりかなりの差異があり、これを除去するための
閾値は各光電変換素子についてそれぞれ設定する必要が
ある。本実施例では実際の撮像に先立って、予め基準と
する背景光を入射し第１の浮遊拡散領域３の電位ｖｂを
検出して、これを電荷検出回路外に設けた記憶装置に記
憶させる。
き等によりかなりの差異があり、これを除去するための
閾値は各光電変換素子についてそれぞれ設定する必要が
ある。本実施例では実際の撮像に先立って、予め基準と
する背景光を入射し第１の浮遊拡散領域３の電位ｖｂを
検出して、これを電荷検出回路外に設けた記憶装置に記
憶させる。
実際の撮像においては第１図（ｂ）に示す如く、有効な
情報を与える信号成分Ｑｓが背景光成分Ｑｂに重畳して
電荷転送装置１から第１の浮遊拡散領域３に転送され、
その電位はＶ。ｌとなる。
情報を与える信号成分Ｑｓが背景光成分Ｑｂに重畳して
電荷転送装置１から第１の浮遊拡散領域３に転送され、
その電位はＶ。ｌとなる。
この状態は第１図（Ｃ）に示すＢ−Ｂ’断面についても
共通であるが、先に記憶した背景光による電位ｖｂに基
づいて照合ゲートを制御し、背景光成分を殆ど分離した
有効な信号成分Ｑｓを選択的に第２の浮遊拡散領域５に
転送し、その電位ｖ、、２をトランジスタ１０のソース
フォロワ出力として検出する。
共通であるが、先に記憶した背景光による電位ｖｂに基
づいて照合ゲートを制御し、背景光成分を殆ど分離した
有効な信号成分Ｑｓを選択的に第２の浮遊拡散領域５に
転送し、その電位ｖ、、２をトランジスタ１０のソース
フォロワ出力として検出する。
なお第１の浮遊拡散領域３に残された電荷は有効な信号
成分Ｑｓの転送後、第２の浮遊拡散領域５の電荷はその
検出後に、それぞれ第１及び第２のリセットゲート６．
７を開いて排出拡散領域８に転送される。
成分Ｑｓの転送後、第２の浮遊拡散領域５の電荷はその
検出後に、それぞれ第１及び第２のリセットゲート６．
７を開いて排出拡散領域８に転送される。
第２の浮遊拡散領域５及びその電位検出系の容・量は第
１の浮遊拡散領域３等の容量の１）５〜１／１０とする
ことが容易に可能であり、従来の電荷検出回路に比較し
て検出利得が５〜１０倍改善される。
１の浮遊拡散領域３等の容量の１）５〜１／１０とする
ことが容易に可能であり、従来の電荷検出回路に比較し
て検出利得が５〜１０倍改善される。
更に従来電荷検出後に行っている背景光成分の除去が不
必要となるなど、後に続く信号処理についても本発明の
効果が得られる。
必要となるなど、後に続く信号処理についても本発明の
効果が得られる。
以上説明した如く本発明によれば赤外領域等を対象とす
る固体撮像装置において、電荷検出回路の検出利得の大
幅な向上が達成され、その分解能、信号対雑音比等の性
能を改善する効果が得られる。
る固体撮像装置において、電荷検出回路の検出利得の大
幅な向上が達成され、その分解能、信号対雑音比等の性
能を改善する効果が得られる。
第１図（ａ）は本発明による電荷検出回路の実施例を示
す模式平面図 第１図（ｂ）、（Ｃ１は該実施例の動作を示すポテンシ
ャルダイアグラム、 第２図（ａ）は従来例を示す模式平面図第２図（１））
は該従来例の電荷検出回路の動作を示すポテンシャルダ
イアグラムである。 図において、 １は電荷結合装置、 ２は出力ゲート、 ３は第１の浮遊拡散領域、 ４は照合ゲート、 ５は第２の浮遊拡散領域、 ６は第１のリセットゲート、 ７は第２のリセットゲート、 ８は排出拡散領域、 ９及び１０はトランジスタを示す。
す模式平面図 第１図（ｂ）、（Ｃ１は該実施例の動作を示すポテンシ
ャルダイアグラム、 第２図（ａ）は従来例を示す模式平面図第２図（１））
は該従来例の電荷検出回路の動作を示すポテンシャルダ
イアグラムである。 図において、 １は電荷結合装置、 ２は出力ゲート、 ３は第１の浮遊拡散領域、 ４は照合ゲート、 ５は第２の浮遊拡散領域、 ６は第１のリセットゲート、 ７は第２のリセットゲート、 ８は排出拡散領域、 ９及び１０はトランジスタを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電荷転送装置（１）に出力ゲート（２）を介して結合さ
れる第１の浮遊拡散領域（３）と、 該第１の浮遊拡散領域（３）に照合ゲート（４）を介し
て結合される第２の浮遊拡散領域（５）と、該第１の浮
遊拡散領域（３）に第１のリセットゲート（６）を介し
て結合され、かつ該第２の浮遊拡散領域（５）に第２の
リセットゲート（７）を介して結合される排出拡散領域
（８）とを備え、 該第１の浮遊拡散領域（３）の電荷の一部を該照合ゲー
ト（４）により選択的に該第２の浮遊拡散領域（５）に
転送して、 該第２の浮遊拡散領域（５）の電位を検出することを特
徴とする電荷検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131041A JPS61288466A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 電荷検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131041A JPS61288466A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 電荷検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288466A true JPS61288466A (ja) | 1986-12-18 |
Family
ID=15048637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60131041A Pending JPS61288466A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 電荷検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288466A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224229A (ja) * | 1991-04-13 | 1994-08-12 | Gold Star Electron Co Ltd | Ｈｃｃｄ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5567165A (en) * | 1978-11-15 | 1980-05-21 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor device |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP60131041A patent/JPS61288466A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5567165A (en) * | 1978-11-15 | 1980-05-21 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224229A (ja) * | 1991-04-13 | 1994-08-12 | Gold Star Electron Co Ltd | Ｈｃｃｄ |
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