JPS6317230B2 - - Google Patents
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- JPS6317230B2 JPS6317230B2 JP55006086A JP608680A JPS6317230B2 JP S6317230 B2 JPS6317230 B2 JP S6317230B2 JP 55006086 A JP55006086 A JP 55006086A JP 608680 A JP608680 A JP 608680A JP S6317230 B2 JPS6317230 B2 JP S6317230B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷転送装置、とくに不要直流成分遮
断機能を有する電荷転送装置に関するものであ
る。
断機能を有する電荷転送装置に関するものであ
る。
電荷転送素子（以下CTDと略記する）の動作
原理を応用して、これを撮像用の光電変換手段と
して使用する際の信号対雑音比（SN比）を高く
する時間遅延積分（Time Delay Integration）
と呼ばれる動作方式が提案されている。この方式
は撮像対象となる物体たとえば文書を所定方向に
一定の速度で移動させるとともにその像をレンズ
によつて２次元型CTD上に投写し、かつ該CTD
の電荷転送速度を投射された光像の移動速度、す
なわちイメージ速度と一致させるものである。こ
のようにすれば理論上は転送段数の平方根に比例
してSN比を高くすることができる。
原理を応用して、これを撮像用の光電変換手段と
して使用する際の信号対雑音比（SN比）を高く
する時間遅延積分（Time Delay Integration）
と呼ばれる動作方式が提案されている。この方式
は撮像対象となる物体たとえば文書を所定方向に
一定の速度で移動させるとともにその像をレンズ
によつて２次元型CTD上に投写し、かつ該CTD
の電荷転送速度を投射された光像の移動速度、す
なわちイメージ速度と一致させるものである。こ
のようにすれば理論上は転送段数の平方根に比例
してSN比を高くすることができる。
しかるに赤外線によつて撮像を行う場合には撮
像素子の基板材料として一般にCTDに用いられ
ているシリコン（Si）ではなくインジウムアンチ
モナイド（InSb）などの多元半導体を使用しな
ければならないが、この場合はTDI動作を行わせ
得るような電荷転送部を、光電変換部と共通の多
元半導体基板上に形成することは困難である。そ
れゆえ赤外線用撮像装置に時間遅延積分動作（以
下TDI動作と略記する）を行わせる場合には、光
電変換素子群のみを多元半導体によつて構成し、
該光電変換素子群中の各個の素子から出力される
電気信号の処理はすべてSiを基板材料とする
CTD、トランジスタ等によつて行わせている。
しかして上記電気信号の処理の一環として、背景
雑音の除去操作がある。
像素子の基板材料として一般にCTDに用いられ
ているシリコン（Si）ではなくインジウムアンチ
モナイド（InSb）などの多元半導体を使用しな
ければならないが、この場合はTDI動作を行わせ
得るような電荷転送部を、光電変換部と共通の多
元半導体基板上に形成することは困難である。そ
れゆえ赤外線用撮像装置に時間遅延積分動作（以
下TDI動作と略記する）を行わせる場合には、光
電変換素子群のみを多元半導体によつて構成し、
該光電変換素子群中の各個の素子から出力される
電気信号の処理はすべてSiを基板材料とする
CTD、トランジスタ等によつて行わせている。
しかして上記電気信号の処理の一環として、背景
雑音の除去操作がある。
この背景雑音除去処理は、赤外線検知素子の出
力信号中からある一定の直流レベルを差引くもの
であり、従来この処理を行うには上記出力信号を
一旦TDI動作を行うCTDへの入力回路中の一部
に電荷の形でプールし、このプールされた電荷中
からある所定レベルを越える分のみをCTDのチ
ヤンネル内に注入し、残余の電荷は廃棄するよう
にしていた。第１図に、上述したTDI動作用の
CTDとその入力回路を簡略上面図として示し、
以下図示の部分の構造および動作について簡単に
説明する。
力信号中からある一定の直流レベルを差引くもの
であり、従来この処理を行うには上記出力信号を
一旦TDI動作を行うCTDへの入力回路中の一部
に電荷の形でプールし、このプールされた電荷中
からある所定レベルを越える分のみをCTDのチ
ヤンネル内に注入し、残余の電荷は廃棄するよう
にしていた。第１図に、上述したTDI動作用の
CTDとその入力回路を簡略上面図として示し、
以下図示の部分の構造および動作について簡単に
説明する。
第１図において１はTDI動作用のCTDで、以
下積分用CTDと呼ぶ。１０１〜１０８は積分用
CTD１の転送電極、OGは出力用ゲート電極、Ｄ
は出力用ダイオードである。上記CTD１は２相
駆動型となつているため、転送電極８個で４ビツ
トに相当し、図示しない赤外線検知器から送られ
て来る入力信号は最初奇数符号の転送電極１０
１，１０３，１０５，１０７下にそれぞれ注入さ
れ、ついでチヤンネル中を転送されて出力用ダイ
オードＤを経て取り出され、図示しない並列−直
列変換用CTDへ伝送される。母線B1およびB2は
転送電圧供給用であり、P1およびP2は上記両母
線への電圧印加用端子である。P3は出力用ゲー
ト電極OGへの開閉電圧供給用端子である。
下積分用CTDと呼ぶ。１０１〜１０８は積分用
CTD１の転送電極、OGは出力用ゲート電極、Ｄ
は出力用ダイオードである。上記CTD１は２相
駆動型となつているため、転送電極８個で４ビツ
トに相当し、図示しない赤外線検知器から送られ
て来る入力信号は最初奇数符号の転送電極１０
１，１０３，１０５，１０７下にそれぞれ注入さ
れ、ついでチヤンネル中を転送されて出力用ダイ
オードＤを経て取り出され、図示しない並列−直
列変換用CTDへ伝送される。母線B1およびB2は
転送電圧供給用であり、P1およびP2は上記両母
線への電圧印加用端子である。P3は出力用ゲー
ト電極OGへの開閉電圧供給用端子である。
さて上記の入力信号は、信号伝送線L1，L2，
L3，L4によつてそれぞれ送られて来るが、以前
に述べたように積分用CTD１に入る前に入力回
路１１，１２，１３，１４に入り、ここで背景雑
音除去処理を受ける。入力回路の動作説明を行う
際の便宜のために、４系統の入力回路の各部分に
はその所属系統の符号１１〜１４に副号ａ，ｂ，
ｃ，……を付して示すことにする。該４系統の入
力回路の内部構成は全部同一であるから、そのう
ちの一系統１１だけについて説明する。
L3，L4によつてそれぞれ送られて来るが、以前
に述べたように積分用CTD１に入る前に入力回
路１１，１２，１３，１４に入り、ここで背景雑
音除去処理を受ける。入力回路の動作説明を行う
際の便宜のために、４系統の入力回路の各部分に
はその所属系統の符号１１〜１４に副号ａ，ｂ，
ｃ，……を付して示すことにする。該４系統の入
力回路の内部構成は全部同一であるから、そのう
ちの一系統１１だけについて説明する。
第１入力回路１１において、信号伝送線L1は
入力ダイオード１１ａに接続されており、入力信
号は該ダイオード１１ａによつて電荷に変わつて
入力ゲート電極１１ｂを経て一旦一時蓄積ゲート
電極１１ｃ下の空乏層内に蓄えられる。その後適
当な時機に移転ゲート電極１１ｄに電圧を印加す
れば、上記一時蓄積ゲート電極１１ｃの下の電荷
の一部分が積分用CTD１の転送電極１０１下に
移転する。ついで不要電荷廃棄時機を制御するた
めのゲート電極１１ｅ（以下廃棄制御電極と言う）
に電圧を印加して開（通過）状態とすれば、不要
電荷はドレイン領域１１ｆを通じて外部へ廃棄さ
れる。
入力ダイオード１１ａに接続されており、入力信
号は該ダイオード１１ａによつて電荷に変わつて
入力ゲート電極１１ｂを経て一旦一時蓄積ゲート
電極１１ｃ下の空乏層内に蓄えられる。その後適
当な時機に移転ゲート電極１１ｄに電圧を印加す
れば、上記一時蓄積ゲート電極１１ｃの下の電荷
の一部分が積分用CTD１の転送電極１０１下に
移転する。ついで不要電荷廃棄時機を制御するた
めのゲート電極１１ｅ（以下廃棄制御電極と言う）
に電圧を印加して開（通過）状態とすれば、不要
電荷はドレイン領域１１ｆを通じて外部へ廃棄さ
れる。
上述したように、赤外線検知素子から伝送され
て来た信号処理のために、１系統の入力回路中に
２個の拡散層および４個のゲート電極が配置され
ており、しかもすべて電気的に独立していなけれ
ばならない。それゆえ入力回路の構成が複雑化す
るとともに、配線パターンも細密化し、多層配線
構造を採らざるを得ないようになる。本図におい
てたとえば各入力回路中のドレイン領域１１ｆ，
１２ｆ，１３ｆ，１４ｆに対するバイアス電圧供
給用母線B3は信号伝送線L1，L2，L3，L4と交叉
しており、交叉点では母線B3と各伝送線との間
に絶縁層を介在させなくてはならない。また端子
Q1〜Q4の４個は入力回路の各電極に対する電圧
印加用端子であるが、図から明らかなように上記
４端子と各電極とをつなぐ接続線１５，１６，１
７，１８は一部当該接続線から電圧供給を受けな
い電極上を通つており、やはりこの部分では電極
上面に絶縁被膜を形成してその上に接続線を形成
せざるを得ず、製造工程が繁雑になるとともに、
配線相互間または配線−電極間に容量結合による
パルス電圧の誘起が生ずるなどの問題点がある。
て来た信号処理のために、１系統の入力回路中に
２個の拡散層および４個のゲート電極が配置され
ており、しかもすべて電気的に独立していなけれ
ばならない。それゆえ入力回路の構成が複雑化す
るとともに、配線パターンも細密化し、多層配線
構造を採らざるを得ないようになる。本図におい
てたとえば各入力回路中のドレイン領域１１ｆ，
１２ｆ，１３ｆ，１４ｆに対するバイアス電圧供
給用母線B3は信号伝送線L1，L2，L3，L4と交叉
しており、交叉点では母線B3と各伝送線との間
に絶縁層を介在させなくてはならない。また端子
Q1〜Q4の４個は入力回路の各電極に対する電圧
印加用端子であるが、図から明らかなように上記
４端子と各電極とをつなぐ接続線１５，１６，１
７，１８は一部当該接続線から電圧供給を受けな
い電極上を通つており、やはりこの部分では電極
上面に絶縁被膜を形成してその上に接続線を形成
せざるを得ず、製造工程が繁雑になるとともに、
配線相互間または配線−電極間に容量結合による
パルス電圧の誘起が生ずるなどの問題点がある。
本発明は前述の問題点を一掃したもので、背景
雑音除去のための回路を出力端側に設けた新規な
電荷転送装置を提供せんとするものである。
雑音除去のための回路を出力端側に設けた新規な
電荷転送装置を提供せんとするものである。
以下図面を用いて本発明の一実施例について詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図は本発明を、TDI動作をなす赤外線撮像
素子に適用した場合の一実施例における積分用
CTDおよびその近傍の部分を上面図として示し
たもので、第１図と同等の部分には同一符号を用
いた。
素子に適用した場合の一実施例における積分用
CTDおよびその近傍の部分を上面図として示し
たもので、第１図と同等の部分には同一符号を用
いた。
第２図において、積分用CTD１は第１図にお
ける積分用CTDと同一構造であつて、転送動作
についても同一である。しかし４系統の入力回路
２１〜２４は入力ダイオード２１ａ〜２４ａおよ
び入力ゲート電極２１ｂ〜２４ｂを含んでいるに
すぎず、したがつてこれらに対する配線のパター
ンもきわめて簡単化されている。すなわち電極に
関する接続線は各入力ゲート電極２１ｂ〜２４ｂ
を結ぶ接続線１５が１本あるのみであり、入力回
路に関連する端子も当然Q1だけとなつている。
ける積分用CTDと同一構造であつて、転送動作
についても同一である。しかし４系統の入力回路
２１〜２４は入力ダイオード２１ａ〜２４ａおよ
び入力ゲート電極２１ｂ〜２４ｂを含んでいるに
すぎず、したがつてこれらに対する配線のパター
ンもきわめて簡単化されている。すなわち電極に
関する接続線は各入力ゲート電極２１ｂ〜２４ｂ
を結ぶ接続線１５が１本あるのみであり、入力回
路に関連する端子も当然Q1だけとなつている。
しかして本実施例においては出力ゲート電極
OGの後に一時蓄積電極２５が設置されており、
さらにその後段に出力回路として信号電極取出し
用電極２６、出力ダイオード２７、電荷廃棄手段
として廃棄制御電極２８、ドレイン領域２９が設
けられている。ただし出力ゲート電極OGは場合
により省略することができる。本図から明らかな
ように各入力ゲート電極２１ｂ，２２ｂ，２３
ｂ，２４ｂを結ぶ接続線１５はこれと異なる電位
の電極上を通過していないし、他の配線との交叉
もまつたく無い。
OGの後に一時蓄積電極２５が設置されており、
さらにその後段に出力回路として信号電極取出し
用電極２６、出力ダイオード２７、電荷廃棄手段
として廃棄制御電極２８、ドレイン領域２９が設
けられている。ただし出力ゲート電極OGは場合
により省略することができる。本図から明らかな
ように各入力ゲート電極２１ｂ，２２ｂ，２３
ｂ，２４ｂを結ぶ接続線１５はこれと異なる電位
の電極上を通過していないし、他の配線との交叉
もまつたく無い。
本実施例においては背景雑音の除去を積分用
CTD１の出力側において行うのであつて、一時
蓄積電極２５、廃棄制御電極２８、ドレイン領域
２９の役割と本質的に同一である。すなわち、
CTD１内を転送されて来た電荷は出力ゲート電
極OGの下を通つて一時蓄積電極２５下の空乏層
内に一旦蓄積され、この電荷中の一部分のみが信
号取り出し電極２６および出力ダイオード２７を
経て外部へ出力される。この出力信号、すなわち
信号電荷は図示しない並列−直列変換用CTDに
注入され、最終的には時系列化されて映像信号と
なり、残余の電荷は廃棄制御電極２８を介してド
レイン領域２９に廃棄される。
CTD１の出力側において行うのであつて、一時
蓄積電極２５、廃棄制御電極２８、ドレイン領域
２９の役割と本質的に同一である。すなわち、
CTD１内を転送されて来た電荷は出力ゲート電
極OGの下を通つて一時蓄積電極２５下の空乏層
内に一旦蓄積され、この電荷中の一部分のみが信
号取り出し電極２６および出力ダイオード２７を
経て外部へ出力される。この出力信号、すなわち
信号電荷は図示しない並列−直列変換用CTDに
注入され、最終的には時系列化されて映像信号と
なり、残余の電荷は廃棄制御電極２８を介してド
レイン領域２９に廃棄される。
このような構成においては赤外線検知素子から
来る信号は背景雑音除去を受けることなく一旦積
分用CTD１のチヤンネル内に注入されてそのま
ま最終ビツトまで転送されるが、TDI動作は元来
信号が微弱な場合に適用されるものであり、それ
ゆえ積分用CTDが飽和するおそれはない。反面
から言えば、該CTDを飽和させるほどの高いレ
ベルの信号に対してはTDI動作は不必要となるわ
けである。よつて第２図について説明したように
積分用CTDの出力側で背景雑音除去を行えば、
出力信号を第１図に示した従来の装置の場合と同
一レベルとすることができ、したがつて得らる赤
外線像の画質もまた従来と同等にすることができ
る。
来る信号は背景雑音除去を受けることなく一旦積
分用CTD１のチヤンネル内に注入されてそのま
ま最終ビツトまで転送されるが、TDI動作は元来
信号が微弱な場合に適用されるものであり、それ
ゆえ積分用CTDが飽和するおそれはない。反面
から言えば、該CTDを飽和させるほどの高いレ
ベルの信号に対してはTDI動作は不必要となるわ
けである。よつて第２図について説明したように
積分用CTDの出力側で背景雑音除去を行えば、
出力信号を第１図に示した従来の装置の場合と同
一レベルとすることができ、したがつて得らる赤
外線像の画質もまた従来と同等にすることができ
る。
以上説明した本発明に係る電荷転送装置は従来
の同種の装置に比し、電極および配線のパターン
が著しく簡単になるので製造工程が従来に比し格
段に簡易化されるだけでなく、配線どうしまたは
配線と電極間のパルス誘導に悩まされることが無
くなるという利点を有する。さらに本発明の電荷
転送装置においては従来各ビツトごとに設けられ
ていた廃棄制御電極および一時蓄積電極が一本化
されたため上記電極の各個の特性偏差による見掛
け上の光電変換効率不均一も解消されるという付
加的利点をも有する。ゆえに本発明はとくにTDI
動作を行う赤外線撮像装置に適用して効果大であ
る。
の同種の装置に比し、電極および配線のパターン
が著しく簡単になるので製造工程が従来に比し格
段に簡易化されるだけでなく、配線どうしまたは
配線と電極間のパルス誘導に悩まされることが無
くなるという利点を有する。さらに本発明の電荷
転送装置においては従来各ビツトごとに設けられ
ていた廃棄制御電極および一時蓄積電極が一本化
されたため上記電極の各個の特性偏差による見掛
け上の光電変換効率不均一も解消されるという付
加的利点をも有する。ゆえに本発明はとくにTDI
動作を行う赤外線撮像装置に適用して効果大であ
る。
第１図は従来の赤外線撮像装置における積分用
CTDの要部構造を示す上面図、第２図は本発明
を適用した積分用CTDの一例の要部構造を示す
上面図である。 １：積分用CTD、１０１〜１０８：転送電極、
１１〜１４：入力回路、B1，B2：転送電圧供給
用母線、B3：ドレイン領域へのバイアス電圧供
給用母線、L1〜L4：信号伝送線、２１〜２４：
入力回路、２５：一時蓄積電極、２６：信号取り
出し電極、２７：出力ダイオード、２８：廃棄制
御電極、２９：ドレイン領域。
CTDの要部構造を示す上面図、第２図は本発明
を適用した積分用CTDの一例の要部構造を示す
上面図である。 １：積分用CTD、１０１〜１０８：転送電極、
１１〜１４：入力回路、B1，B2：転送電圧供給
用母線、B3：ドレイン領域へのバイアス電圧供
給用母線、L1〜L4：信号伝送線、２１〜２４：
入力回路、２５：一時蓄積電極、２６：信号取り
出し電極、２７：出力ダイオード、２８：廃棄制
御電極、２９：ドレイン領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の赤外線検知素子と電荷転送装置とを接
続し、TDI動作を行う赤外線撮像装置の、前記赤
外線検知素子に入射する背景雑音の除去機能を有
する前記電荷転送装置であつて、 該電荷転送装置はTDI用の電荷転送チヤンネル
と、該チヤンネル上に形成された複数の転送電極
と、該転送電極の配列で定まる所定の複数ビツト
位置で前記チヤンネル中にそれぞれの赤外線検知
素子からの信号を電荷として注入するための入力
回路と、チヤンネル内を転送されて来た背景雑音
を含む全電荷のうちの一部を外部へ出力信号とし
て取り出すための出力回路と、上記転送されて来
た電荷の残余の部分を廃棄する廃棄手段とを備
え、 前記出力回路および電荷廃棄手段が最終ビツト
の転送電極の後段に一時蓄積電極を介して併設さ
れていることを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP608680A JPS56103479A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Electric charge transferring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP608680A JPS56103479A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Electric charge transferring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56103479A JPS56103479A (en) | 1981-08-18 |
| JPS6317230B2 true JPS6317230B2 (ja) | 1988-04-13 |
Family
ID=11628724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP608680A Granted JPS56103479A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Electric charge transferring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56103479A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8210388B2 (en) | 2008-08-06 | 2012-07-03 | Airward Corporation | Container for transporting compressed gas cylinders |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4856380A (ja) * | 1971-11-17 | 1973-08-08 | ||
| JPS50105392A (ja) * | 1974-01-25 | 1975-08-20 | ||
| JPS5152744A (ja) * | 1974-11-01 | 1976-05-10 | Nippon Electric Co | Denkatensosochi |
| JPS5474346A (en) * | 1977-11-25 | 1979-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor filter unit |
| JPS5513358A (en) * | 1978-07-15 | 1980-01-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Trough joint with metal member |
-
1980
- 1980-01-21 JP JP608680A patent/JPS56103479A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4856380A (ja) * | 1971-11-17 | 1973-08-08 | ||
| JPS50105392A (ja) * | 1974-01-25 | 1975-08-20 | ||
| JPS5152744A (ja) * | 1974-11-01 | 1976-05-10 | Nippon Electric Co | Denkatensosochi |
| JPS5474346A (en) * | 1977-11-25 | 1979-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor filter unit |
| JPS5513358A (en) * | 1978-07-15 | 1980-01-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Trough joint with metal member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56103479A (en) | 1981-08-18 |
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