JPH01138855A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- JPH01138855A JPH01138855A JP62298447A JP29844787A JPH01138855A JP H01138855 A JPH01138855 A JP H01138855A JP 62298447 A JP62298447 A JP 62298447A JP 29844787 A JP29844787 A JP 29844787A JP H01138855 A JPH01138855 A JP H01138855A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 43
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は、光電変換機能をもち、画像の認識が可能な固
体撮像装置の駆動方法に関するものである。
体撮像装置の駆動方法に関するものである。
従来の技術
固体撮像装置は一体型ビデオカメラの撮像部等に広（実
用化されている。とりわけ、インターライン転送方式の
電荷結合型固体撮像素子（以下、ＩＴ−ＣＣＤと略記す
る）は、その低雑音性によるフォトダイオードからの信
号電荷の取り残し現象により、動的被写体に対する解像
度が劣化して画質を著しく低下させるという問題を有し
ていた。
用化されている。とりわけ、インターライン転送方式の
電荷結合型固体撮像素子（以下、ＩＴ−ＣＣＤと略記す
る）は、その低雑音性によるフォトダイオードからの信
号電荷の取り残し現象により、動的被写体に対する解像
度が劣化して画質を著しく低下させるという問題を有し
ていた。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明は、光電変換素子
を行列状に配列してなる受光部と、同受光部に蓄積され
た信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直転
送された信号電荷をさらに水平方向に転送する水平転送
部と、出力部と、前記受光部の信号電荷を水平方向に同
一タイミングで開閉するスイッチ手段により前記受光部
の一行おきと前記垂直転送部を結合させている第１の読
み出しスイッチ部と、前記受光部の他方の一行おきと前
記垂直転送部とを結合させている第２の読み出しスイッ
チ部とをそなえ、前記信号電荷の読み出しを前記第１お
よび第２の読み出しスイッチ部のチャンネル電位が前記
信号電荷を受け取る前記垂直転送部のチャンネル電位よ
りも高くなる電圧を前記各読み出しスイッチ部に印加し
、この動作を複数回に分けて行なう。このとき、複数回
に分けて行なう読み出しが、第１フィールドでは第１の
読み出しスイッチ部により読み出された信号電荷を第１
の読み出しスイッチ部と結合されている垂直転送部に読
み出し、その後第２の読み出しスイッチ部と結合されて
いる垂直転送部に移送する、この動作を複数回行ない、
第２フィールドでは、第２の読み出しスイッチ部により
読み出された信号電荷を第２の読み出しスイッチ部と結
合されている垂直転送部に読み出し、その後第１のスイ
ッチ部と結合されている垂直転送部に移送する、この動
作を複数回行なう構成になっている。
を行列状に配列してなる受光部と、同受光部に蓄積され
た信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直転
送された信号電荷をさらに水平方向に転送する水平転送
部と、出力部と、前記受光部の信号電荷を水平方向に同
一タイミングで開閉するスイッチ手段により前記受光部
の一行おきと前記垂直転送部を結合させている第１の読
み出しスイッチ部と、前記受光部の他方の一行おきと前
記垂直転送部とを結合させている第２の読み出しスイッ
チ部とをそなえ、前記信号電荷の読み出しを前記第１お
よび第２の読み出しスイッチ部のチャンネル電位が前記
信号電荷を受け取る前記垂直転送部のチャンネル電位よ
りも高くなる電圧を前記各読み出しスイッチ部に印加し
、この動作を複数回に分けて行なう。このとき、複数回
に分けて行なう読み出しが、第１フィールドでは第１の
読み出しスイッチ部により読み出された信号電荷を第１
の読み出しスイッチ部と結合されている垂直転送部に読
み出し、その後第２の読み出しスイッチ部と結合されて
いる垂直転送部に移送する、この動作を複数回行ない、
第２フィールドでは、第２の読み出しスイッチ部により
読み出された信号電荷を第２の読み出しスイッチ部と結
合されている垂直転送部に読み出し、その後第１のスイ
ッチ部と結合されている垂直転送部に移送する、この動
作を複数回行なう構成になっている。
作用
この構成によって、フォトダイオードからの信号電荷を
スイッチモードで読み出し、さらに読み出した信号電荷
を蓄積し加算する動作をくり返し行なうことで、フォト
ダイオードからの読み残しがなく、残像現象のない良好
な画像を得ることができる。
スイッチモードで読み出し、さらに読み出した信号電荷
を蓄積し加算する動作をくり返し行なうことで、フォト
ダイオードからの読み残しがなく、残像現象のない良好
な画像を得ることができる。
実施例
本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は、固体撮像装置の要部平面図を示すものである
。第１図において、１は充電変換機能を有するフォトダ
イオード、２はフォトダイオード１で蓄積した信号電荷
を読み出す読み出しゲート、３は信号電荷を垂直方向に
転送する垂直転送部、４は垂直転送を制御する垂直転送
ゲート、８はフォトダイオード以外の領域への光の混入
を防ぐ遮光部、９は信号電荷を水平方向に転送する水平
転送部、１０は水平転送を制御する水平転送ゲート、φ
Ｖｌ＋φｖ２＋φｖ３＋φｖ４は垂直転送ゲート４を垂
直方向に共通接続した垂直パルス伝送線、１つ、２０，
２１．２２は水平転送ゲート１０を水平方向に共通接続
した水平パルス伝送線、φＲ旧は読み出しゲート２の奇
数行を共通接続した奇数読み出しパルス伝送線、φＲ（
１２は読み出しゲート２の偶数行を共通接続した偶数読
み出しパルス伝送線である。
。第１図において、１は充電変換機能を有するフォトダ
イオード、２はフォトダイオード１で蓄積した信号電荷
を読み出す読み出しゲート、３は信号電荷を垂直方向に
転送する垂直転送部、４は垂直転送を制御する垂直転送
ゲート、８はフォトダイオード以外の領域への光の混入
を防ぐ遮光部、９は信号電荷を水平方向に転送する水平
転送部、１０は水平転送を制御する水平転送ゲート、φ
Ｖｌ＋φｖ２＋φｖ３＋φｖ４は垂直転送ゲート４を垂
直方向に共通接続した垂直パルス伝送線、１つ、２０，
２１．２２は水平転送ゲート１０を水平方向に共通接続
した水平パルス伝送線、φＲ旧は読み出しゲート２の奇
数行を共通接続した奇数読み出しパルス伝送線、φＲ（
１２は読み出しゲート２の偶数行を共通接続した偶数読
み出しパルス伝送線である。
第２図は、各電極に印加するパルスタイミング波形図で
ある。ｔ１〜ｔ１８は各垂直ブランキング期間中の時刻
（タイミング）を示している。第３図（ａ） 、 （ｂ
） 、 （ｃ）は第１図のＡ−Ｂ線に沿った断面（ａ）
とその電極下のポテンシャルを第１フィールドのｔ、〜
ｔｇと第２フィールドのｔｌｏ””ｔｌｌ＋の各時刻に
ついて（ｂ） 、 （ｃ）に示したプロフィルである。
ある。ｔ１〜ｔ１８は各垂直ブランキング期間中の時刻
（タイミング）を示している。第３図（ａ） 、 （ｂ
） 、 （ｃ）は第１図のＡ−Ｂ線に沿った断面（ａ）
とその電極下のポテンシャルを第１フィールドのｔ、〜
ｔｇと第２フィールドのｔｌｏ””ｔｌｌ＋の各時刻に
ついて（ｂ） 、 （ｃ）に示したプロフィルである。
ＰばＰ型基板、Ｎ＋はＮ＋拡散層、Ｎ−はＮ′″注入領
域である。
域である。
つぎに、この光電変換装置の駆動方法について説明する
。
。
まず、第１フィールドの垂直ブランキング期間内のｔ＝
ｔｌのとき、フォトダイオード１には光電変換された信
号電荷が蓄積されている。ｔ＝ｔ２のとき、奇°数読み
出しパルス伝送線φＲＧＩと第１の垂直パルス伝送線φ
帽がハイレベルとなり、第１の垂直パルス伝送線φ帽の
ゲート電極下まで奇数行の信号電荷が広がる。このとき
、奇数読み出しパルス伝送線φＲＧＩのゲート電極下の
チャネル電位Ｖφ５ＧＩＨが第１の垂直パルス伝送線φ
帽のゲート電極下のチャネル電位ＶφＶＩＨよりも高く
なる条件を満足していることが重要である。本実施例で
は各ゲート電極下の不純物濃度を、同一にして電圧条件
を、 Ｖφ５ＧＩＨ＞ ＶφＶＩＨ ここでＶφ５ＧＩＨ・・・・・・φＲ旧のハイレベル電
圧ＶφＶ１１（・・・・・・φＶｌのハイレベル電圧と
したものである。
ｔｌのとき、フォトダイオード１には光電変換された信
号電荷が蓄積されている。ｔ＝ｔ２のとき、奇°数読み
出しパルス伝送線φＲＧＩと第１の垂直パルス伝送線φ
帽がハイレベルとなり、第１の垂直パルス伝送線φ帽の
ゲート電極下まで奇数行の信号電荷が広がる。このとき
、奇数読み出しパルス伝送線φＲＧＩのゲート電極下の
チャネル電位Ｖφ５ＧＩＨが第１の垂直パルス伝送線φ
帽のゲート電極下のチャネル電位ＶφＶＩＨよりも高く
なる条件を満足していることが重要である。本実施例で
は各ゲート電極下の不純物濃度を、同一にして電圧条件
を、 Ｖφ５ＧＩＨ＞ ＶφＶＩＨ ここでＶφ５ＧＩＨ・・・・・・φＲ旧のハイレベル電
圧ＶφＶ１１（・・・・・・φＶｌのハイレベル電圧と
したものである。
さらに、ｔ＝ｔ３のとき、奇数読み出しパルス伝送線φ
ＲＧＩがローレベルとなり、信号電荷はフォトダイオー
ド１の容１ｃｐｏと奇数読み出しパルス伝送線φ帽のゲ
ート電極下の容量Ｃ１／Ｉとの容量比で分配される。つ
ぎに、ｔ＝ｔ４のとき、第２の垂直パルス伝送線φｖ２
がハイレベルとなり、信号電荷が第１の垂直パルス伝送
線φ帽から第３の垂直パルス伝送線φｖ３まで広がる。
ＲＧＩがローレベルとなり、信号電荷はフォトダイオー
ド１の容１ｃｐｏと奇数読み出しパルス伝送線φ帽のゲ
ート電極下の容量Ｃ１／Ｉとの容量比で分配される。つ
ぎに、ｔ＝ｔ４のとき、第２の垂直パルス伝送線φｖ２
がハイレベルとなり、信号電荷が第１の垂直パルス伝送
線φ帽から第３の垂直パルス伝送線φｖ３まで広がる。
つぎにｔ＝ｔ５のとき第１．第２の垂直パルス伝送線φ
ｖ１゜φｖ２が共にローレベルとなり、信号電荷は第３
の垂直パルス伝送線φｖ３のゲート電極下に蓄積される
。ｔ＝ｔ６〜ｔ９ではｔ＝ｔ２〜ｔ５と同一条件になり
、再び読み出しを行ない、１回目、すなわち、ｔ＝ｔ２
〜ｔ５のときの読み出しでの取り残し電荷を読み出し、
これを１回目で読み出した信号電荷と加算する。以上ｔ
２〜ｔ５とし６〜ｔ９との各動作を（り返すことで信号
電荷はほぼ完全に転送することができる、その後、映像
期間に信号電荷は一行づつ転送され水平転送部９を通っ
て出力される。このときのフォトダイオードの取り残し
電荷Ｑｐｏは次式で求めることができる。
ｖ１゜φｖ２が共にローレベルとなり、信号電荷は第３
の垂直パルス伝送線φｖ３のゲート電極下に蓄積される
。ｔ＝ｔ６〜ｔ９ではｔ＝ｔ２〜ｔ５と同一条件になり
、再び読み出しを行ない、１回目、すなわち、ｔ＝ｔ２
〜ｔ５のときの読み出しでの取り残し電荷を読み出し、
これを１回目で読み出した信号電荷と加算する。以上ｔ
２〜ｔ５とし６〜ｔ９との各動作を（り返すことで信号
電荷はほぼ完全に転送することができる、その後、映像
期間に信号電荷は一行づつ転送され水平転送部９を通っ
て出力される。このときのフォトダイオードの取り残し
電荷Ｑｐｏは次式で求めることができる。
ここで、ｎは読み出し回数
Ｑ ｓ １ｇは信号電荷である。
本実施例での読み出し回数は４回である。
つぎに第２フィールドの垂直ブランキング期間内のｔ＝
ｔｌｏのとき、フォトダイオードには光電変換された信
号電荷が蓄積されている。１＝１゜のとき、偶数読み出
しパルス伝送線φＲ（１２と第３の垂直パルス伝送線φ
ｖ３がハイレベルとなり、第３の垂直パルス伝送線φｖ
３のゲート電極下まで偶数行の信号電荷が広がる。この
とき偶数読み出しパルス伝送線φＲＧ２のゲート電極下
のチャネル電位と第３の垂直パルス伝送線φｖ３のゲー
ト電極下のチャネル電位は、第１フィールドでの奇数読
み出しパルス伝送線φＲ旧と第１の垂直パルス伝送線φ
Ｖｌとの関係の場合と同じである。さらに、ｔ＝ｔ１２
のとき偶数読み出しパルス伝送線φＲＧ２がローレベル
となり、第１フィールドの場合と同様に、信号電荷はフ
ォトダイオード１の容量ｃｐ。
ｔｌｏのとき、フォトダイオードには光電変換された信
号電荷が蓄積されている。１＝１゜のとき、偶数読み出
しパルス伝送線φＲ（１２と第３の垂直パルス伝送線φ
ｖ３がハイレベルとなり、第３の垂直パルス伝送線φｖ
３のゲート電極下まで偶数行の信号電荷が広がる。この
とき偶数読み出しパルス伝送線φＲＧ２のゲート電極下
のチャネル電位と第３の垂直パルス伝送線φｖ３のゲー
ト電極下のチャネル電位は、第１フィールドでの奇数読
み出しパルス伝送線φＲ旧と第１の垂直パルス伝送線φ
Ｖｌとの関係の場合と同じである。さらに、ｔ＝ｔ１２
のとき偶数読み出しパルス伝送線φＲＧ２がローレベル
となり、第１フィールドの場合と同様に、信号電荷はフ
ォトダイオード１の容量ｃｐ。
と第３の垂直パルス伝送線φｖ３のゲート電極下の容量
ＣＶ３との容量比で分配される。つぎにｔ＝ｔ１３のと
き第２の垂直パルス伝送線φｖ２がハイレベルとなり、
信号電荷が第３の垂直パルス伝送線φｖ３から第１の垂
直パルス伝送線φｖ１まで広がｔ＝ｔ１４のとき、第３
．第１の垂直パルス伝送線第１の垂直パルス伝送線φＶ
３＋φｖ２が共にローレベルとなり、信号電荷は第１の
垂直パルス伝送線φ■１のゲート電極下に蓄積される。
ＣＶ３との容量比で分配される。つぎにｔ＝ｔ１３のと
き第２の垂直パルス伝送線φｖ２がハイレベルとなり、
信号電荷が第３の垂直パルス伝送線φｖ３から第１の垂
直パルス伝送線φｖ１まで広がｔ＝ｔ１４のとき、第３
．第１の垂直パルス伝送線第１の垂直パルス伝送線φＶ
３＋φｖ２が共にローレベルとなり、信号電荷は第１の
垂直パルス伝送線φ■１のゲート電極下に蓄積される。
ｔ＝ｔ１５〜ｔ１８では再び読み出しを行ない、１回目
の読み出しでの取り残し電荷を、ｔ＝ｔ＋、〜ｔ１４で
読み出した１回目の信号電荷と加算する。
の読み出しでの取り残し電荷を、ｔ＝ｔ＋、〜ｔ１４で
読み出した１回目の信号電荷と加算する。
以上、ｔ１１〜ｔ１４とｔ１５〜ｔ１８との各動作をく
り返すことで、信号電荷は第１フィールドと同様にほぼ
完全に転送することができる。
り返すことで、信号電荷は第１フィールドと同様にほぼ
完全に転送することができる。
以上のように本実施例によれば、信号電荷の読み出しを
容量分配で行ない、読み出した信号電荷を第１の垂直パ
ルス伝送線φｖ１の各電極下で読み出した時は第１の垂
直パルス伝送線φｖ３の各電極下に蓄積し、第３の垂直
パルス伝送線φｖ３の各電極下で読み出した時は第１の
垂直パルス伝送線 −φ■１の各電極下に蓄積し、その
後、２回目以降の読み出し動作をくり返し、これを１回
目の読み出し電荷に加算することにより、フォトダイオ
ードの信号電荷を取り残すことなく読み出すことができ
る。
容量分配で行ない、読み出した信号電荷を第１の垂直パ
ルス伝送線φｖ１の各電極下で読み出した時は第１の垂
直パルス伝送線φｖ３の各電極下に蓄積し、第３の垂直
パルス伝送線φｖ３の各電極下で読み出した時は第１の
垂直パルス伝送線 −φ■１の各電極下に蓄積し、その
後、２回目以降の読み出し動作をくり返し、これを１回
目の読み出し電荷に加算することにより、フォトダイオ
ードの信号電荷を取り残すことなく読み出すことができ
る。
発明の効果
以上のように本発明によれば、フォトダイオードの信号
電荷を取り残しな（読み出すことができ、残像現象のな
い良好な画質を得ることができ、その実用的効果は大な
るものがある。
電荷を取り残しな（読み出すことができ、残像現象のな
い良好な画質を得ることができ、その実用的効果は大な
るものがある。
第１図は本発明の実施例に用いた固体撮像装置の要部平
面図、第２図は本発明の実施例におけるパルスタイミン
グ波形図、第３図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は第
１図のＡ−Ｂ線に沿った断面図（ａ）と各電極下のポテ
ンシャルプロフィル図である。 ｌ・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・読み
出しゲート、３・・・・・・垂直転送部、４・・・・・
・垂直転送ゲート、８・・・・・・遮光部、９・・・・
・・水平転送部、１０・・・・・・水平転送ゲート、φ
Ｍ＋、φＶ２．φＶ３．φｖ４・・・・・・垂直パルス
伝送線、１９〜２２・・・・・・水平パルス伝送線、φ
ＲＧＩ・・・・・・奇数読み出しパルス伝送線、φＲ（
Ｈ・・・・・・偶数読み出しパルス伝送線、ｔｌ’＝ｔ
ｌｌｌ・・・・・・時刻、Ｐ・・・・・・Ｐ型基板、Ｎ
十・・・・・・Ｎ＋拡散層、Ｎ−・・・・・・Ｎ−注入
領域。 区 ＞８８８’６８８ 第３図
面図、第２図は本発明の実施例におけるパルスタイミン
グ波形図、第３図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は第
１図のＡ−Ｂ線に沿った断面図（ａ）と各電極下のポテ
ンシャルプロフィル図である。 ｌ・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・読み
出しゲート、３・・・・・・垂直転送部、４・・・・・
・垂直転送ゲート、８・・・・・・遮光部、９・・・・
・・水平転送部、１０・・・・・・水平転送ゲート、φ
Ｍ＋、φＶ２．φＶ３．φｖ４・・・・・・垂直パルス
伝送線、１９〜２２・・・・・・水平パルス伝送線、φ
ＲＧＩ・・・・・・奇数読み出しパルス伝送線、φＲ（
Ｈ・・・・・・偶数読み出しパルス伝送線、ｔｌ’＝ｔ
ｌｌｌ・・・・・・時刻、Ｐ・・・・・・Ｐ型基板、Ｎ
十・・・・・・Ｎ＋拡散層、Ｎ−・・・・・・Ｎ−注入
領域。 区 ＞８８８’６８８ 第３図
Claims (2)
- （１）光電変換素子を行列状に配列してなる受光部と、
同受光部に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂
直転送部と、垂直転送された信号電荷をさらに水平方向
に転送する水平転送部と、出力部と、前記受光部の信号
電荷を水平方向に同一タイミングで開閉するスイッチ手
段により前記受光部の一行おきと前記垂直転送部を結合
させている第１の読み出しスイッチ部と、前記受光部の
他方の一行おきと前記垂直転送部とを結合させている第
２の読み出しスイッチ部とをそなえ、前記信号電荷の読
み出しを前記第１および第２の読み出しスイッチ部のチ
ャンネル電位が前記信号電荷を受け取る前記垂直転送部
のチャンネル電位よりも高くなる電圧を前記各読み出し
スイッチ部に印加し、この動作を複数回に分けて行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - （２）複数回に分けて行なう読み出しが、第１フィール
ドでは第１の読み出しスイッチ部により読み出された信
号電荷を第１の読み出しスイッチ部と結合されている垂
直転送部に読み出し、その後第２の読み出しスイッチ部
と結合されている垂直転送部に移送する、この動作を複
数回行ない、第２フィールドでは、第２の読み出しスイ
ッチ部により読み出された信号電荷を第２の読み出しス
イッチ部と結合されている垂直転送部に読み出し、その
後第１のスイッチ部と結合されている垂直転送部に移送
する、この動作を複数回行なうことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298447A JPH01138855A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298447A JPH01138855A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138855A true JPH01138855A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17859830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62298447A Pending JPH01138855A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138855A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6783148B2 (en) * | 2002-01-14 | 2004-08-31 | Autoliv Asp, Inc. | Inflatable curtain positioning system and method |
-
1987
- 1987-11-26 JP JP62298447A patent/JPH01138855A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6783148B2 (en) * | 2002-01-14 | 2004-08-31 | Autoliv Asp, Inc. | Inflatable curtain positioning system and method |
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