JPS6249787A - 固体撮像装置の駆動方式 - Google Patents

固体撮像装置の駆動方式

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JPS6249787A
JPS6249787A JP60188682A JP18868285A JPS6249787A JP S6249787 A JPS6249787 A JP S6249787A JP 60188682 A JP60188682 A JP 60188682A JP 18868285 A JP18868285 A JP 18868285A JP S6249787 A JPS6249787 A JP S6249787A
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signal
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Nozomi Harada
望 原田
Yukio Endo
幸雄 遠藤
Yoshitaka Egawa
佳孝 江川
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電子カメラ等に用いる固体撮像装置の駆動方式
に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
通常の銀塩フィルムを用いたスティールカメラの替りI
こ固体撮像素子をセンサとして用い、それにより得られ
た信号を例えば磁気ディスク、 ICメモリに記録する
電子カメラが注目されている。この電子カメラも従来の
スティール拳カメラと同様に感光時間を制御するシャッ
タを用いている。このシカツタとして良く使われるメカ
ニカルφシャッタ、強誘電体の偏光効果を用いるものが
ある。
だが、固体撮像素子自身に自動感度制御を有していると
上記のようなシャッタが不必要となり、カメラの小型、
軽量、高信頼性につながる。だが。
この電子カメラにおいて固体撮像素子自身でシャッタ機
能を実現したものはない。
例えばX−YアドレスMO8では信号電荷の蓄積と読出
しのスイッチングが各画素で順次行なわれるため、常時
素子上に光が照射されていると蓄積時間が各画素で異な
ってしまう。また例えばCPD(Charpe Pr1
mm1ny Device ) c)ようなライ7−7
ドレス型でもラインごとで蓄積時間が異なる。これ番こ
対してインターライン転送刃、弐〇CDのごとく。
感光部であるホトダイオードで蓄積した信号電荷を垂直
ブランキング期間に同時に読出し部である垂直CODへ
転送すると原理的iこは感度制御が可能となる。だが、
この場合垂直CODに転送された信号電荷は通常1/6
0秒程度かけてCCDより読み出される。この場合もC
CD上には光が照射されているため2この光の一部がこ
の垂直CCUへ漏れ込みそれに発生した電荷が信号電荷
に重なってしまう。
この現象はスミャと呼ばれているがこのスミャは低いも
のでも0.01%程度存在する。これは例えばよくある
ことだが平均被写体照度の100倍程鹿の元スポットが
被写体画面内にあると1%程度の出力を持った縦状の輝
線として現われ画像を劣化させる。これに対して光電変
換を前述のインターライン転送CCD上ζこ設けた高抵
抗光導電膜で行ない信号電荷読出しをこのインターライ
ン転送CCDで行う固体撮像素子では前述のスミャが非
常に低くできるため従来のインターライン転送CODの
みでの固体撮像素子と比べて感度制御特性を良くできる
可能性がある。確かに光電変換部が読出し部と分離され
ているため先のスミャは低くできるが信号電荷の蓄積を
開始する前にも光が照射されているため、これで生じた
電荷の一部が光導電膜のトラップ準位に捕獲され1次の
信号電荷読出し動作時に共に読出される問題がある。
第2図はこの問題を説明するもので光導電体と電荷転送
素子を組み合わせた固体撮像素子の一画素の断面図とそ
の駆動タイミングである。1図はその固体撮像素子の一
画素の断面図である。P型St基板(1)にn+の埋め
込みチャネル垂直CODからなる垂直CCD(2)と同
じくn+の蓄積ダイオード(3)が形成される。垂直C
0D(2)の上tこは、転送用ゲート電極となるポリS
i電極(4)がある。蓄積ダイオード責3)の部分では
熱酸化膜を含む第一酸化膜(5)にエツチングを行ない
蓄積ダイオードのn+部分が露出するように形成した後
1例えば人Jなどの第一電極(6)を所定の形状に形成
する。この後に、第二酸化膜(7)を形成し、さらにこ
の膜にエツチングを行ない。
第一電極の一部を露出させ、これにAJ−などの第二電
極(8)を所定の形状に形成する。この上部にa −8
五などの光導電体層(9)をスパッタリングやグロー放
電で形成し、さらに透明導電gCLoを形成して走査部
と光電変換部を有する固体撮像素子を得る。
これは2階建てCCD撮像素子とも呼ばれている。
なお、電極の材料が第一層はポリst、第二層はモリブ
デンの例で同様の構成が特開昭57−32183に記載
されている。
光電変換は光導電体層(9)にて行なわれ、そこに発生
した信号電荷は光導電体層(9)内を走行して第2電極
(8)に到達して蓄積される。任意の期間信号電荷を蓄
積した後ポリ8i電極(4)にパルス電圧を印加して、
垂直CCD n+層(2)へ転送され読み出される。
b図は上述の固体撮像素子にて感度制御を行うための前
記ポリSi電極(4)へ印加するパルス電圧波形を示す
シャッタが押されると、まず蓄積ダイオード(3)に蓄
積されている電荷を第1のパルスIにて垂直CCD n
+層(2)へ転送し1画素から排出しクリアする。
次に第1の転送読出しパルスα34こてCCDよりチッ
プ外部へ除去する。この間光導電膜(9)にて発生した
信号電荷は垂直CCD n+層(2)へは転送されない
ため信号電荷が蓄積されている。次に第1のパルスaυ
と同様な信号電荷を蓄積ダイオード(3)から垂直CC
D n+層(2)へ転送するための第2のパルスa3を
印加する。そして、転送された信号電荷は第2の転送読
出しパルスIにより垂直CCDn+層(2)に沿って転
送され所定の出力部より読み出される。ここでtaが有
効感光期間となり、ジャツメ速度に相当して可変される
。この固体撮像素子では光電変換が光導電M(4)にて
行なわれるため前述のような第2の転送読出しパルス0
印加期間でのスミャは無視できる程度に低く押えられる
。だが第1のパルスI印加される前に照射される光によ
り発生した信号電荷は全て第1のパルスI、第1の転送
読出しパルスαつより除去されない。特に問題なのは光
導電膜(9)内のトラップ準位に入り込んだ電荷で蓄積
期間1.にそのトラップ準位から再発生して本来の信号
電荷に混入してしまう。特に第1のパルス(Iυ印加前
に素子上に一様な光が照射されている訳でなく、光強度
のコントラストを有した実際の光像が入射されているた
め各画素での電荷の混入量が異なり再生画像の画質を劣
化させる。
〔発明の目的〕
本発明は信号電荷読出し部とこの上に設けた光導電膜を
光電変換層とした固体撮像素子における感度制御におい
て有効感光期間前の入射光量の素子内での不均一性の影
響を小さくするための前記固体撮像素子の駆動方式を提
供する。
〔発明の概要〕
本発明は例えば信号電荷読出し部と、この上に設けた光
導電膜を光電変換層とし、前記信号電荷読出し部への第
1の電荷読出し動作と該第1の電荷読出し動作により前
記信号電荷読出し部へ移動・  された電荷を該信号電
荷読出し部より外部へ読出す動作と、その後筒2の電荷
読出し動作により信号電荷読出し部に移された信号電荷
を所定の出力部より読み出す動作を有した固体撮像装置
について前記第1の電荷読出しパルス前に前記光導電膜
lこ一様なバイアス電荷を注入すること1こより、前記
第1の電荷読出し動作前に装置に不均一に光照射されて
いることによる画質劣化を防止する。
〔発明の効果〕
本発明により固体撮像素子を用いた電子カメラにおいて
カプリの少ない画像を得ることができる。
〔発明の実施例〕
第1図を用いて本発明の1実施例を示す。a図に装置の
構成図を示す。例えば第2図従来例で説明した信号電荷
読出し部にCCDを用い、その上に設けた光導電膜(9
)を光電変換層として用いた2階建てCCD撮像素子(
へ)前面にこの撮像素子α9上に一様光を照射できる例
えばドーナツ状の発光ダイオードによるバイアス光源(
Ieを用いるこのバイアス光源の光オン・オフは前記2
階建てCCD撮像素子CL9のドライバ回路αDからの
パルス電圧に同期して行なわれる。そして、前記バイア
ス光源αQの前面番こは光学レンズ(IQを設け、 C
CD撮偉素子鰻からの信号出力は信号処理回路(18に
より処理される。b図は第2図従来例で示したポリSi
電極(4)に印加するパルス電圧波形を示す。0図はバ
イアス光源の光オン・オフパルス波形を示す。オンーノ
クルス(イ)によりバイアス光が2階建てCCD撮像素
子(15上に照射される。これに見られるように有効感
光期間1、前に蓄積された信号電荷を蓄積ダイオード(
3)から垂直CCD n+層2に転送せしめる第1の・
くルスαυの前の任意の期間バイアス光源αeをオンさ
せノ(イアス光をCCI)礒像素子(L!9上に照射さ
せる。この)(イアス光により発生される信号電荷量は
少なくとも蓄積ダイオード(13で蓄積される最大蓄積
電荷量以上である必要がある。このバイアス光照射によ
り光導電膜(9)内で発生した電荷でこの光導電膜(9
)内のトラップ準位を不活性にする。このバイアス光に
より発生した電荷量は通常の撮像条件下での前記第1の
パルス圓以前に光導電膜(9)に入射した光学レンズu
lを介して入射した光により生じた電荷量より多いため
、前記光導電膜(9)内のトラップ準位をCCD撮像素
子負!9内において一様に発生電荷で埋め込む。次に前
記第1のパルスαυ、第1の転送読出しパルスα2によ
り光導電膜(9)にて発生した過剰の電荷が除去される
。このため第2のノ<ルスα1印加により読み出される
信号電荷は有効感光期間t@中に蓄積された信号電荷に
光導電膜(9)内のトラップ準位に一様に捕獲された電
荷の内1.期間内で再発生された電荷が重量されて読み
出される。
従来では第1のパルスαυ印加前の入射ノくターンが再
生画像上に重なっていたが1本発明ではそれが実用上問
題ない程度に軽減される。
なお、第1図の実施例ではバイアス光にて行なったが、
光導電膜(9)へのバイアス電荷注入は該光導電膜(9
)上の透明電極部自体から注入せしめても良い。又、該
透明電極CIIにはバイアス電荷注入後。
パルス電圧を印加してKr1肥過!!!1′rIL荷の
多くを該透明電極α1より除去せしめた後、第1のパル
スαυを印加せしめてもよい。
また、第1のパルスαυ、第1の転送読出しパルスc1
4による電荷除去を、透明電極α1自体への除去暑とよ
って行なってもよい。又1本発明での説明では第2図の
ごとき構造の2階建てCCD撮像素子を例として説明し
たが、他の構造でバイアス電荷注入後筒1のパルスI印
加に相当する続出しパルスにより各画素の蓄積部に蓄積
された°電荷を読み出し部へ転送できるものであれば本
発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の駆動方式と駆動パルス・メイミングを
示す図、第2図は従来例を説明するための21v建てC
CD撮像素子と読出しパルス波形を示す図である。 図に?いて。 1・・・P形81基板、    2・・・垂直CCD 
n+層。 3・・・蓄積ダイオード、    4・・・ポリ5t1
11極。 5・・・第1酸化膜、    6・・・第1電極。 7・・・第2酸化膜、     8・・・$2電極。 9・・・光導電膜、10・・・透明電極。 11・・・gtのパルス。 戎・・・fslの転送続出しパルス。 13・・・1g2のパルス。 14・・・第2の転送続出しパルス。 15・・・2階建てCCDg&像素子。 16・・・バイアス光源、17・・・ドライバ回路。 18・・・信号処理回路、19・・・光学レンズ。 加・・・バイアス光源オンパルス。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 同     竹 花 喜久男 D wE1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回路基板上に光導電層を積層した固体撮像装置の駆動方
    式において、各画素の信号電荷を掃き出しクリアする第
    1の動作と、所定の有効感光期間各画素に蓄積された信
    号電荷を読み出す第2の動作を備え、前記第1の動作に
    先立って前記光導電層に信号電荷と同じ極性の電荷を注
    入するようにした事を特徴とする固体撮像装置の駆動方
    式。
JP60188682A 1985-08-29 1985-08-29 固体撮像装置の駆動方式 Expired - Lifetime JPH0783456B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01252078A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 Toshiba Corp 固体撮像装置
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