JPS63250980A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS63250980A JPS63250980A JP62084736A JP8473687A JPS63250980A JP S63250980 A JPS63250980 A JP S63250980A JP 62084736 A JP62084736 A JP 62084736A JP 8473687 A JP8473687 A JP 8473687A JP S63250980 A JPS63250980 A JP S63250980A
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
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- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
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- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
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- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
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- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、固体撮像装置に係り、特に電子シャッタ機能
を有する固体撮像装置に関する。
を有する固体撮像装置に関する。
第２図は、従来のインターライン型ＣＣＤ固体撮像素子
の一例を示す図である。図中、１はｐｎ接合ダイオード
などから成る光電変換素子、すなわちホトダイオード、
２はホトダイオード１から垂直電荷転送手段（ＣＯＤレ
ジスタ）３への信号の流れを制御する選択ゲート、４は
垂直ＣＯＤレジスタ３からの信号を出力アンプ５へ転送
する水平電荷転送手段ＣＣＣＤレジスタ）である６通常
、垂直ＣＣＤレジスタ３は４相クロツクにより駆動され
る。図中、６〜１７は垂直ＣＯＤレジスタのクロック配
線であり、７，９，１１，１３．１５および１７は選択
ゲート２のゲート線を兼ねている。本素子の動作を、第
３図を用いて説明する。
の一例を示す図である。図中、１はｐｎ接合ダイオード
などから成る光電変換素子、すなわちホトダイオード、
２はホトダイオード１から垂直電荷転送手段（ＣＯＤレ
ジスタ）３への信号の流れを制御する選択ゲート、４は
垂直ＣＯＤレジスタ３からの信号を出力アンプ５へ転送
する水平電荷転送手段ＣＣＣＤレジスタ）である６通常
、垂直ＣＣＤレジスタ３は４相クロツクにより駆動され
る。図中、６〜１７は垂直ＣＯＤレジスタのクロック配
線であり、７，９，１１，１３．１５および１７は選択
ゲート２のゲート線を兼ねている。本素子の動作を、第
３図を用いて説明する。
第３図（ａ）は、第２図の垂直ＣＯＤレジスタ３の断面
図であり、同図（ｂ）は、これに対応したポテンシャル
の時間変化を示す図である。時刻１１においてホトダイ
オード１から垂直ＣＣＤ３に移された信号電荷Ｑ ｉ、
Ｑｔ＋ｔ ＋Ｑｔ”ｚ ｐ＝・は、垂直ＣＣＤ３を駆
動するクロックパルス、φｖ１〜φｖ４により順次垂直
方向に転送される様子を示している。垂直ＣＣＤ３に転
送された信号電荷は、垂直走査期間に順次水平ＣＣＤレ
ジスタ４を介して、出力アンプ５に出力される。垂直Ｃ
ＣＤ３に存在する信号電荷の転送が完了してしまうと、
再び、各ホトダイオード１で蓄積されていた信号電荷が
垂直ＣＣＤ３に転送され、同様の操作が繰り返えされる
。したがって、従来の撮像素子の信号蓄積期間は、垂直
ＣＣＤ３の転送に必要な時間すなわち１フィールド時間
であった。
図であり、同図（ｂ）は、これに対応したポテンシャル
の時間変化を示す図である。時刻１１においてホトダイ
オード１から垂直ＣＣＤ３に移された信号電荷Ｑ ｉ、
Ｑｔ＋ｔ ＋Ｑｔ”ｚ ｐ＝・は、垂直ＣＣＤ３を駆
動するクロックパルス、φｖ１〜φｖ４により順次垂直
方向に転送される様子を示している。垂直ＣＣＤ３に転
送された信号電荷は、垂直走査期間に順次水平ＣＣＤレ
ジスタ４を介して、出力アンプ５に出力される。垂直Ｃ
ＣＤ３に存在する信号電荷の転送が完了してしまうと、
再び、各ホトダイオード１で蓄積されていた信号電荷が
垂直ＣＣＤ３に転送され、同様の操作が繰り返えされる
。したがって、従来の撮像素子の信号蓄積期間は、垂直
ＣＣＤ３の転送に必要な時間すなわち１フィールド時間
であった。
上記従来の固体撮像素子は、垂直ＣＯＤレジスタで転送
可能な信号電荷の数が垂直ＣＣＤレジスタの転送電極数
や転送パルスの相数によって限定されているため、ホト
ダイオードの信号蓄積時間が一定となり、電子シャッタ
機能等のように自由に信号蓄積時間を制御することがで
きないという問題があった。
可能な信号電荷の数が垂直ＣＣＤレジスタの転送電極数
や転送パルスの相数によって限定されているため、ホト
ダイオードの信号蓄積時間が一定となり、電子シャッタ
機能等のように自由に信号蓄積時間を制御することがで
きないという問題があった。
本発明の目的は、信号蓄積時間の変更が容易に行なえる
電子シャッタ機能をもつ固体撮像素子を提供することに
ある。
電子シャッタ機能をもつ固体撮像素子を提供することに
ある。
上記目的は、１フィールド期間中に光電変換素子から垂
直電荷転送手段への信号電荷の転送を少なくとも２回行
ない、垂直電荷転送手段は転送された信号電荷をそれぞ
れ独立に転送することにより、達成される。
直電荷転送手段への信号電荷の転送を少なくとも２回行
ない、垂直電荷転送手段は転送された信号電荷をそれぞ
れ独立に転送することにより、達成される。
垂直電荷転送手段は、１フィールド期間中に蓄積時間の
それぞれ異なる信号電荷を独立に転送し、この信号電荷
は水平電荷転送手段によって出力信号として取り出され
る。それによって、蓄積時間の異なる信号電荷は互いに
混り合うことなく出力されるので、蓄積時間を任意に選
ぶことが可能となり、電子シャッタ機能を持たせること
ができるようになる。
それぞれ異なる信号電荷を独立に転送し、この信号電荷
は水平電荷転送手段によって出力信号として取り出され
る。それによって、蓄積時間の異なる信号電荷は互いに
混り合うことなく出力されるので、蓄積時間を任意に選
ぶことが可能となり、電子シャッタ機能を持たせること
ができるようになる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。同図
は、第２図に示した従来の実施例に対して、垂直ＣＯＤ
のクロック配線１０６〜１１７を８相にしていること、
および、掃き出し用電荷の為の吸収領域１２１と水平Ｃ
ＣＤ４との結合部１２０を追加している点が異なる。本
素子の動作を第１図、垂直ＣＣＤのポテンシャとその動
作パルスタイミングを示した第４図、第５図及び１フィ
ールド期間全体に対するタイムチャートを示した第９図
を用いて説明する６まず、各ホトダイオード１に蓄積さ
れた信号電荷が垂直ＣＣＤ３に転送される（第４図（ｂ
）のｔ”：ｔｔ；第９図のｔ＝ｔａｚ）。垂直ＣＣＤ３
に移された信号は第４図（ｂ）中、斜線で示した部分に
保持されながら転送されていく。同図中、斜線を施して
ない領域は。
は、第２図に示した従来の実施例に対して、垂直ＣＯＤ
のクロック配線１０６〜１１７を８相にしていること、
および、掃き出し用電荷の為の吸収領域１２１と水平Ｃ
ＣＤ４との結合部１２０を追加している点が異なる。本
素子の動作を第１図、垂直ＣＣＤのポテンシャとその動
作パルスタイミングを示した第４図、第５図及び１フィ
ールド期間全体に対するタイムチャートを示した第９図
を用いて説明する６まず、各ホトダイオード１に蓄積さ
れた信号電荷が垂直ＣＣＤ３に転送される（第４図（ｂ
）のｔ”：ｔｔ；第９図のｔ＝ｔａｚ）。垂直ＣＣＤ３
に移された信号は第４図（ｂ）中、斜線で示した部分に
保持されながら転送されていく。同図中、斜線を施して
ない領域は。
別の信号電荷の為の空いた領域であり、任意の時刻、例
えばｔ：ｔｚａの時（第９図のｔ＝ｔａｚに対応）では
φｖｅおよびφｖ６のゲートに対応したホトダイオード
１の信号を読み込むことができる。さらに続く時刻、ｔ
＝ｔｘｔ（第９図のｔ：ｔ、ａｚに対応）ではφｖ２お
よびφｖ４のゲートに対応したホトダイオード１の信号
を読み込むことができる。このようにして、通常の信号
の転送時にも、別の時間に蓄積された信号の読み込みを
行なうことができる。第４図に示したタイミングでは、
時刻ｔ＝” ｔ ｔ１８１ ｔδ工のときを水平定期期
間としているが、特にこのタイミングは限定する必要は
ない。
えばｔ：ｔｚａの時（第９図のｔ＝ｔａｚに対応）では
φｖｅおよびφｖ６のゲートに対応したホトダイオード
１の信号を読み込むことができる。さらに続く時刻、ｔ
＝ｔｘｔ（第９図のｔ：ｔ、ａｚに対応）ではφｖ２お
よびφｖ４のゲートに対応したホトダイオード１の信号
を読み込むことができる。このようにして、通常の信号
の転送時にも、別の時間に蓄積された信号の読み込みを
行なうことができる。第４図に示したタイミングでは、
時刻ｔ＝” ｔ ｔ１８１ ｔδ工のときを水平定期期
間としているが、特にこのタイミングは限定する必要は
ない。
また、斜線を施した部分の全ての信号に対する読み込み
を時刻ｔ＝ｔｚで行なっているが、斜線を施していない
部分の信号読み取りタイミングに呼応してＩＨ待時間る
いはそれ以上の時間ズレをもって行なってもよい１例え
ば、斜線部の各信号の蓄積時間を均一にする為にφｖｅ
およびφｖ８に対応したホトダイオードの信号を読み込
み、ＩＨ時間後にφｖ２およびφｖ４の信号を読み込む
という動作をしてもよい。第５図は、第４図の垂直ＣＣ
Ｄ部のポテンシャルを実現する為のパルスタイミングの
例である６特に１時刻１ａから始まるパルスφｖ１〜φ
ｖ４はＩＨ待時間後時刻ｔｚｇから始まるパルスφｖ８
〜φｖａと同じものを用いてよく、同様に、時刻ｔａか
ら始まるパルスφｖｓ〜φＶδは時刻ｔｘδから始まる
パルスφｖｌ〜φＶ４と同じにしてよい。
を時刻ｔ＝ｔｚで行なっているが、斜線を施していない
部分の信号読み取りタイミングに呼応してＩＨ待時間る
いはそれ以上の時間ズレをもって行なってもよい１例え
ば、斜線部の各信号の蓄積時間を均一にする為にφｖｅ
およびφｖ８に対応したホトダイオードの信号を読み込
み、ＩＨ時間後にφｖ２およびφｖ４の信号を読み込む
という動作をしてもよい。第５図は、第４図の垂直ＣＣ
Ｄ部のポテンシャルを実現する為のパルスタイミングの
例である６特に１時刻１ａから始まるパルスφｖ１〜φ
ｖ４はＩＨ待時間後時刻ｔｚｇから始まるパルスφｖ８
〜φｖａと同じものを用いてよく、同様に、時刻ｔａか
ら始まるパルスφｖｓ〜φＶδは時刻ｔｘδから始まる
パルスφｖｌ〜φＶ４と同じにしてよい。
第６図は、本発明の別の実施例を示したものであり、第
４図に示した動作状態を変化させたものである。斜線を
施してない部分の電極数が少ないので転送電荷量が減少
するが、タイミングがさらに簡単になることがわかる。
４図に示した動作状態を変化させたものである。斜線を
施してない部分の電極数が少ないので転送電荷量が減少
するが、タイミングがさらに簡単になることがわかる。
特に、電子シャッタ動作の不要な通常の撮像動作時には
、垂直ＣＯＤのクロックを４相にして駆動を簡単にして
も良い。
、垂直ＣＯＤのクロックを４相にして駆動を簡単にして
も良い。
以上の実施例では垂直ＣＯＤレジスタのクロック相数を
８としているが、クロック相数は最低７であれば良いこ
とが、第４図あるいは第６図かられかる。
８としているが、クロック相数は最低７であれば良いこ
とが、第４図あるいは第６図かられかる。
第７図は本発明の別の実施例を示したものである。第１
図の実施例との違いは、電荷吸出し領域１２１を電荷吸
出し用ＣＯＤレジスタ１２２で駈き換えたものである。
図の実施例との違いは、電荷吸出し領域１２１を電荷吸
出し用ＣＯＤレジスタ１２２で駈き換えたものである。
第８図は、本発明の別の実施例であり、ＣＯＤレジスタ
１２２を通って出力される電荷を検出、増巾するための
出力アンプ１２３を付加したものである。１２２，１２
３より、第４図（ｂ）の斜線を施してない部分に相当す
る信号電荷も検出できる。
１２２を通って出力される電荷を検出、増巾するための
出力アンプ１２３を付加したものである。１２２，１２
３より、第４図（ｂ）の斜線を施してない部分に相当す
る信号電荷も検出できる。
第１０図は本発明の別の実施例を示したものである。同
図（ａ）は垂直ＣＣＤ部の断面を示したものである。半
導体基板２０１表面に、キャリアに対するポテンシャル
バリアを形成する為の不純物層２０２を設けることによ
り、ゲート２０３下部のポテンシャルを同図（ｂ）の様
に細分化できる。したがって、４相クロツクでも、さら
に信号を読み込める電極ができ、信号の蓄積時間を制御
することができる。
図（ａ）は垂直ＣＣＤ部の断面を示したものである。半
導体基板２０１表面に、キャリアに対するポテンシャル
バリアを形成する為の不純物層２０２を設けることによ
り、ゲート２０３下部のポテンシャルを同図（ｂ）の様
に細分化できる。したがって、４相クロツクでも、さら
に信号を読み込める電極ができ、信号の蓄積時間を制御
することができる。
以上述べたように、これらの実施例によれば、信号の蓄
積時間を自由に変えられるので、電子シャッタ機能を有
する固体撮像装置を実現することができる。
積時間を自由に変えられるので、電子シャッタ機能を有
する固体撮像装置を実現することができる。
本発明によれば、信号の蓄積時間を自由に変えられるの
で、電子シャッタ機能を有する固体撮像装置を実現でき
る。
で、電子シャッタ機能を有する固体撮像装置を実現でき
る。
第１図は本発明の一実施例の固体撮像装置の全体構成を
示す図、第２図は従来の固体撮像装置を示す図、第３図
は第２図の垂直電荷転送手段３内のポテンシャル状態を
示す図、第４図は第１図の垂直電荷転送手段３内のポテ
ンシャル状態を示す図、第５図は第１図の垂直電荷転送
手段３の駆動用パルスを示す図、第６図は第４図の別の
実施例を示す図、第７図及び第８図は本発明の他の実施
例を示す図、第９図は第１図の駆動タイミングチャート
を示す図、第１０図は垂直電荷転送手段３を改良した本
発明の他の実施例を示す図である。 １・・・ホトダイオード、３・・・垂直電荷転送手段、
１０６〜１１７・・・垂直クロックゲート、１２１・・
・電荷吸出領域、１２２・・・電荷吸出用水平ＣＣＤ。 遁 １ 図 ３ 乗置ＣＣＱ ｌ−ブ７十４１りＤノクグゝト第
２ 図 ３＊ａＣ＋ｊ） ６−／７１１７０ノア７’ｈ遁 ３
図 （久） （′ｂ） 蒔姿ｌ （＋ｉ’ｉ−２＋ＧＪ’ｔ−１ Ｑ
Ｉ＋ Ｑｉ＋ｌ Ｑｒ＊２＋Ｑｒ＋３χ
４ 図 （＾） （ｂ） 暇Φ ′
マ第 ５ 図 ψＶＦＩ Ｈ
ψＶｇ
Ｈ１ 図 （ｉｌ） 茅 ７ 図 舅 ３ 閃 第 ９ 図 「χ°に イ話 乃読２１ツスし ヘ ヘ ヘ 東亘ｃｃｇで°の車人逮− ） へ 垂」頁ｃｃｏ で゛り仁ｅ；
示す図、第２図は従来の固体撮像装置を示す図、第３図
は第２図の垂直電荷転送手段３内のポテンシャル状態を
示す図、第４図は第１図の垂直電荷転送手段３内のポテ
ンシャル状態を示す図、第５図は第１図の垂直電荷転送
手段３の駆動用パルスを示す図、第６図は第４図の別の
実施例を示す図、第７図及び第８図は本発明の他の実施
例を示す図、第９図は第１図の駆動タイミングチャート
を示す図、第１０図は垂直電荷転送手段３を改良した本
発明の他の実施例を示す図である。 １・・・ホトダイオード、３・・・垂直電荷転送手段、
１０６〜１１７・・・垂直クロックゲート、１２１・・
・電荷吸出領域、１２２・・・電荷吸出用水平ＣＣＤ。 遁 １ 図 ３ 乗置ＣＣＱ ｌ−ブ７十４１りＤノクグゝト第
２ 図 ３＊ａＣ＋ｊ） ６−／７１１７０ノア７’ｈ遁 ３
図 （久） （′ｂ） 蒔姿ｌ （＋ｉ’ｉ−２＋ＧＪ’ｔ−１ Ｑ
Ｉ＋ Ｑｉ＋ｌ Ｑｒ＊２＋Ｑｒ＋３χ
４ 図 （＾） （ｂ） 暇Φ ′
マ第 ５ 図 ψＶＦＩ Ｈ
ψＶｇ
Ｈ１ 図 （ｉｌ） 茅 ７ 図 舅 ３ 閃 第 ９ 図 「χ°に イ話 乃読２１ツスし ヘ ヘ ヘ 東亘ｃｃｇで°の車人逮− ） へ 垂」頁ｃｃｏ で゛り仁ｅ；
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の主表面上に２次元状に配列された光電
変換素子と、垂直列の光電変換素子の信号電荷を転送す
る垂直電荷転送手段と、上記光電変換素子の信号電荷を
上記垂直電荷転送手段に取り出す選択ゲートと、上記垂
直電荷転送手段からの信号電荷を所定の順序で出力端に
転送する水平電荷転送手段とを有する固体撮像装置にお
いて、１フィールド期間中に上記光電変換素子から上記
垂直電荷転送手段への信号転送を少なくとも２回行ない
、上記垂直電荷転送手段は転送された信号電荷をそれぞ
れ独立に転送することを特徴とする固体撮像装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記垂直電荷転送
手段は８相の駆動パルスで駆動されることを特徴とする
固体撮像装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記垂直電荷転送
手段は４相の駆動パルスで駆動され、その電極下にポテ
ンシャルバリアを形成する不純物層を有することを特徴
とする固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084736A JPS63250980A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 固体撮像装置 |
| KR1019880003783A KR920001291B1 (ko) | 1987-04-08 | 1988-04-04 | 고체촬상장치 |
| US07/178,197 US4862487A (en) | 1987-04-08 | 1988-04-06 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084736A JPS63250980A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63250980A true JPS63250980A (ja) | 1988-10-18 |
Family
ID=13838981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62084736A Pending JPS63250980A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 固体撮像装置 |
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