JPH0773344B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0773344B2 JPH0773344B2 JP59273954A JP27395484A JPH0773344B2 JP H0773344 B2 JPH0773344 B2 JP H0773344B2 JP 59273954 A JP59273954 A JP 59273954A JP 27395484 A JP27395484 A JP 27395484A JP H0773344 B2 JPH0773344 B2 JP H0773344B2
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- Japan
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- electrode region
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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、特に配列された複数のト
ランジスタとして、第一導電型の半導体からなる制御電
極領域と該第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなる第一及び第二の主電極領域とを有し、光エネルギ
ーを受けることにより生成されるキャリアを該制御電極
領域に蓄積可能なトランジスタを備え、蓄積動作、読み
出し動作及びリフレッシュ動作を行う固体撮像装置に関
する。
ランジスタとして、第一導電型の半導体からなる制御電
極領域と該第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなる第一及び第二の主電極領域とを有し、光エネルギ
ーを受けることにより生成されるキャリアを該制御電極
領域に蓄積可能なトランジスタを備え、蓄積動作、読み
出し動作及びリフレッシュ動作を行う固体撮像装置に関
する。
第３図（Ａ）は、光センサセルの断面図、第３図（Ｂ）
はその光センサセルの等価回路図である。
はその光センサセルの等価回路図である。
第３図（Ａ）において、n+シリコン基板１上に光センサ
セルが形成され配列されており、各光センサセルはSi
O2，Si3N4，又はポリシリコン等より成る素子分離領域
２によって隣接する光センサセルから電気的に絶縁され
ている。
セルが形成され配列されており、各光センサセルはSi
O2，Si3N4，又はポリシリコン等より成る素子分離領域
２によって隣接する光センサセルから電気的に絶縁され
ている。
各光センサセルは次のような構成を有する。
エピタキシャル技術等で形成される不純物濃度の低いn-
領域３上にはｐタイプの不純物をドーピングすることで
ｐ領域４が形成され、ｐ領域４には不純物拡散技術又は
イオン注入技術等によってn+領域５が形成されている。
ｐ領域４およびn+領域５は、各々バイポーラトランジス
タのベースおよびエミッタである。
領域３上にはｐタイプの不純物をドーピングすることで
ｐ領域４が形成され、ｐ領域４には不純物拡散技術又は
イオン注入技術等によってn+領域５が形成されている。
ｐ領域４およびn+領域５は、各々バイポーラトランジス
タのベースおよびエミッタである。
このように各領域が形成されたn-領域３上には酸化膜６
が形成され、酸化膜６上に所定の面積を有するキャパシ
タ電極７が形成されている。キャパシタ電極７は酸化膜
６を挾んでｐ領域４と対向し、キャパシタ電極７にパル
ス電圧を印加することで浮遊状態にされたｐ領域４の電
位を制御する。
が形成され、酸化膜６上に所定の面積を有するキャパシ
タ電極７が形成されている。キャパシタ電極７は酸化膜
６を挾んでｐ領域４と対向し、キャパシタ電極７にパル
ス電圧を印加することで浮遊状態にされたｐ領域４の電
位を制御する。
その他に、n+領域５に接続されたエミッタ電極８、エミ
ッタ電極８から信号を外部へ読出す配線９、キャパシタ
電極７に接続された配線10、基板１の裏面に不純物濃度
の高いn+領域11、およびバイポーラトランジスタのコレ
クタに電位を与えるための電極12がそれぞれ形成されて
いる。
ッタ電極８から信号を外部へ読出す配線９、キャパシタ
電極７に接続された配線10、基板１の裏面に不純物濃度
の高いn+領域11、およびバイポーラトランジスタのコレ
クタに電位を与えるための電極12がそれぞれ形成されて
いる。
次に、基本的な動作を説明する。光13はバイポーラトラ
ンジスタのベースであるｐ領域４へ入射し、光量に対応
した電荷（ここではホール）がｐ領域４に蓄積される
（蓄積動作）。
ンジスタのベースであるｐ領域４へ入射し、光量に対応
した電荷（ここではホール）がｐ領域４に蓄積される
（蓄積動作）。
蓄積されたホールによってベース電位は正方向へ変化す
る。ここでキャパシタ電極７に読出し用の正電圧Vrを印
加してｐ領域４を正方向にバイアスする。これによっ
て、ホールが蓄積されたｐ領域４はn+領域５に対して順
方向にバイアスされ、n+領域５からn-領域３へ電子によ
る電流が流れ、浮遊状態にされたn+領域５およびエミッ
タ電極８の電位が上昇する。その電位変化をエミッタ電
極８から読出すことで、入射光量に対応した電気信号を
得ることができる（読出し動作）。
る。ここでキャパシタ電極７に読出し用の正電圧Vrを印
加してｐ領域４を正方向にバイアスする。これによっ
て、ホールが蓄積されたｐ領域４はn+領域５に対して順
方向にバイアスされ、n+領域５からn-領域３へ電子によ
る電流が流れ、浮遊状態にされたn+領域５およびエミッ
タ電極８の電位が上昇する。その電位変化をエミッタ電
極８から読出すことで、入射光量に対応した電気信号を
得ることができる（読出し動作）。
また、ｐ領域４に蓄積された電荷を除去するには、エミ
ッタ電極８を接地し、キャパシタ電極７に正電圧Vfのパ
ルスを印加する。この正電圧を印加することでｐ領域４
はn+領域５に対して順方向にバイアスされ、蓄積された
電荷が除去される（リフレッシュ動作）。以後上記の蓄
積、読出し、リフレッシュという各動作が繰り返され
る。
ッタ電極８を接地し、キャパシタ電極７に正電圧Vfのパ
ルスを印加する。この正電圧を印加することでｐ領域４
はn+領域５に対して順方向にバイアスされ、蓄積された
電荷が除去される（リフレッシュ動作）。以後上記の蓄
積、読出し、リフレッシュという各動作が繰り返され
る。
要するに、上記光センサセルは、光入射により発生した
電荷を、ベースであるｐ領域４に蓄積し、その蓄積電荷
量によってエミッタ電極８からコレクタ電極12に流れる
電流をコントロールするものである。したがって、蓄積
された電荷を、各セルの増幅機能により電荷増幅してか
ら読出すわけである。この方式は、高出力、高感度、し
かも低雑音であり、将来の高解像度化に対しても有利な
ものである。
電荷を、ベースであるｐ領域４に蓄積し、その蓄積電荷
量によってエミッタ電極８からコレクタ電極12に流れる
電流をコントロールするものである。したがって、蓄積
された電荷を、各セルの増幅機能により電荷増幅してか
ら読出すわけである。この方式は、高出力、高感度、し
かも低雑音であり、将来の高解像度化に対しても有利な
ものである。
第４図は、上記光センサセルを２次元配列した従来の固
体撮像装置の回路図である。
体撮像装置の回路図である。
同図において、２次元配列された光センサセル30の各シ
ャパシタ電極７は水平ライン31にライン毎に共通接続さ
れ、各水平ライン31は垂直走査部32の出力端子に各々接
続されている。また、各光センサセル30のエミッタ電極
８は垂直ライン33に列毎に共通接続され、各垂直ライン
33はMOSトランジスタを介して読出しライン34に共通接
続されている。各MOSトランジスタのゲート電極は水平
シフトレジスタ36の各出力端子に接続され、各出力端子
からの出力がシフトするタイミングで、MOSトランジス
タは順次ON状態となる。この水平走査によって、あるラ
インの光センサセル30に蓄積されている光情報がシリア
ルに読出しライン34に読出され、アンプ37によって増幅
され外部へ出力される。
ャパシタ電極７は水平ライン31にライン毎に共通接続さ
れ、各水平ライン31は垂直走査部32の出力端子に各々接
続されている。また、各光センサセル30のエミッタ電極
８は垂直ライン33に列毎に共通接続され、各垂直ライン
33はMOSトランジスタを介して読出しライン34に共通接
続されている。各MOSトランジスタのゲート電極は水平
シフトレジスタ36の各出力端子に接続され、各出力端子
からの出力がシフトするタイミングで、MOSトランジス
タは順次ON状態となる。この水平走査によって、あるラ
インの光センサセル30に蓄積されている光情報がシリア
ルに読出しライン34に読出され、アンプ37によって増幅
され外部へ出力される。
このような従来の撮像装置では、通常、水平方向の画素
数（光センサセル30の数）は200〜500画素である。した
がって、テレビにおける１走査期間63.5μsecを考慮す
ると、水平シフトレジスタ36の動作周波数は３〜8MHzと
なる。これらの画素数および周波数は、技術的に従来の
装置で十分に対応することができる。
数（光センサセル30の数）は200〜500画素である。した
がって、テレビにおける１走査期間63.5μsecを考慮す
ると、水平シフトレジスタ36の動作周波数は３〜8MHzと
なる。これらの画素数および周波数は、技術的に従来の
装置で十分に対応することができる。
しかしながら、撮像装置が今後高解像度化の方向に進む
ことは確実であり、その場合の水平方向画素数は1024個
以上であると考えられる。この場合、上記と同様のテレ
ビレートを考慮すると、水平シフトレジスタ36の動作周
波数は約16MHz以上となる。
ことは確実であり、その場合の水平方向画素数は1024個
以上であると考えられる。この場合、上記と同様のテレ
ビレートを考慮すると、水平シフトレジスタ36の動作周
波数は約16MHz以上となる。
このために、従来の回路構成では、特に水平シフトレジ
スタの動作が非常に高周波数となり、設計上の制約が厳
しくなる。また、回路構成も複雑となり、歩留りの低下
をもたらす。
スタの動作が非常に高周波数となり、設計上の制約が厳
しくなる。また、回路構成も複雑となり、歩留りの低下
をもたらす。
本願第１の発明の固体撮像装置は、少なくともライン状
に配列された複数のトランジスタとして、第一導電型の
半導体からなる制御電極領域と該第一導電型とは異なる
第二導電型の半導体からなる第一及び第二の主電極領域
とを有し、光エネルギーを受けることにより生成される
キャリアを該制御電極領域に蓄積可能なトランジスタを
備え、蓄積動作、読み出し動作及びリフレッシュ動作を
行う固体撮像装置において、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、前記複数の
トランジスタのうち所定数のトランジスタを間において
配列されているトランジスタの第１の群に接続され、該
第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択して出力
する為の第１の選択手段と、該第１の選択手段とは独立
して動作し、該第１の群とは異なるトランジスタの第２
の群に接続され、該第２の群のトランジスタの出力信号
を順次選択して出力する為の第２の選択手段と、を含む
出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、前記ライン状に配列された複数のトランジスタ全て
の制御電極領域に共通に基準電圧源から該第一及び第二
の主電極領域に対して独立的にリフレッシュ用の電圧を
印加するスイッチとを備え、前記基準電位に保持された
状態の第一の主電極領域と制御電極領域との接合部を順
方向にバイアスすることにより前記リフレッシュ動作を
行う手段と、 を具備することを特徴とする。
に配列された複数のトランジスタとして、第一導電型の
半導体からなる制御電極領域と該第一導電型とは異なる
第二導電型の半導体からなる第一及び第二の主電極領域
とを有し、光エネルギーを受けることにより生成される
キャリアを該制御電極領域に蓄積可能なトランジスタを
備え、蓄積動作、読み出し動作及びリフレッシュ動作を
行う固体撮像装置において、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、前記複数の
トランジスタのうち所定数のトランジスタを間において
配列されているトランジスタの第１の群に接続され、該
第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択して出力
する為の第１の選択手段と、該第１の選択手段とは独立
して動作し、該第１の群とは異なるトランジスタの第２
の群に接続され、該第２の群のトランジスタの出力信号
を順次選択して出力する為の第２の選択手段と、を含む
出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、前記ライン状に配列された複数のトランジスタ全て
の制御電極領域に共通に基準電圧源から該第一及び第二
の主電極領域に対して独立的にリフレッシュ用の電圧を
印加するスイッチとを備え、前記基準電位に保持された
状態の第一の主電極領域と制御電極領域との接合部を順
方向にバイアスすることにより前記リフレッシュ動作を
行う手段と、 を具備することを特徴とする。
また、本願第２の発明の固体撮像装置は、複数の行と複
数の列とからなる行列状に配列された複数のトランジス
タとして、第一導電型の半導体からなる制御電極領域と
該第一導電型とは異なる第二導電型の半導体からなる第
一及び第二の主電極領域とを有し、光エネルギーを受け
ることにより生成されるキャリアを該制御電極領域に蓄
積可能なトランジスタを備え、蓄積動作、読み出し動作
及びリフレッシュ動作を行う固体撮像装置において、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、該複数の行
から一行を順次選択する行選択手段と、選択され行の複
数のトランジスタのうち所定数のトランジスタを間にお
いて配列されているトランジスタの第１の群に接続さ
れ、該第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択し
て出力する為の第１の列選択手段と、該第１の列選択手
段とは独立して動作し、該第１の群とは異なるトランジ
スタの第２の群に接続され、該第２の群のトランジスタ
の出力信号を順次選択して出力する為の第２の列選択手
段と、を含む出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、該複数のトランジスタ全ての制御電極領域に共通に
基準電圧源から該第一及び第二の主電極領域に対して独
立的にリフレッシュ用の電圧を印加するスイッチとを備
え、前記基準電位に保持された状態の第一の主電極領域
と制御電極領域との接合部を順方向にバイアスすること
により前記リフレッシュ動作を行う手段と、 該読み出し動作の期間内における該行選択手段による非
選択期間に、前記第一の主電極領域に接続された列線を
前記基準電位に保持すべく、該第１及び第２のスイッチ
アレイを動作させる手段と、 を具備することを特徴とする。
数の列とからなる行列状に配列された複数のトランジス
タとして、第一導電型の半導体からなる制御電極領域と
該第一導電型とは異なる第二導電型の半導体からなる第
一及び第二の主電極領域とを有し、光エネルギーを受け
ることにより生成されるキャリアを該制御電極領域に蓄
積可能なトランジスタを備え、蓄積動作、読み出し動作
及びリフレッシュ動作を行う固体撮像装置において、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、該複数の行
から一行を順次選択する行選択手段と、選択され行の複
数のトランジスタのうち所定数のトランジスタを間にお
いて配列されているトランジスタの第１の群に接続さ
れ、該第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択し
て出力する為の第１の列選択手段と、該第１の列選択手
段とは独立して動作し、該第１の群とは異なるトランジ
スタの第２の群に接続され、該第２の群のトランジスタ
の出力信号を順次選択して出力する為の第２の列選択手
段と、を含む出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、該複数のトランジスタ全ての制御電極領域に共通に
基準電圧源から該第一及び第二の主電極領域に対して独
立的にリフレッシュ用の電圧を印加するスイッチとを備
え、前記基準電位に保持された状態の第一の主電極領域
と制御電極領域との接合部を順方向にバイアスすること
により前記リフレッシュ動作を行う手段と、 該読み出し動作の期間内における該行選択手段による非
選択期間に、前記第一の主電極領域に接続された列線を
前記基準電位に保持すべく、該第１及び第２のスイッチ
アレイを動作させる手段と、 を具備することを特徴とする。
本願第１及び第２の発明は、浮遊状態にある第一の主電
極領域と制御電極領域との接合部を順方向にバイアスす
ることで信号読み出しを行い、制御電極領域に規準電圧
源から該第一及び第二の主電極領域に対して独立的にリ
フレッシュ用の電圧を印加し、規準電位に保持された状
態の第一の主電極領域と制御電極領域との接合部を順方
向にバイアスするこによりリフレッシュを行う構成とす
ることで、非破壊で，高出力，高感度の読み出しが可能
で、しかも固定パターンノイズ等が少なく低雑音の固体
撮像装置とするものであり、更に、第１及び第２の選択
手段（又は第１及び第２の列選択手段、例えば水平シフ
トレジスタ）を設け、第１及び第２の選択手段を独立し
て動作させて第１群及び第２群のトランジスタから出力
信号を順位選択して読み出すことで、高周波数動作を行
う場合でも１個当たりの選択手段の駆動周波数を低減さ
せることができ、回路設計及び半導体素子のパターン設
計における自由度を大きくできる固体撮像装置とするも
のである。また、本願第２の発明は、読み出し動作の期
間内における行選択手段（例えば、垂直シフトレジス
タ）による非選択期間に、第一の主電極領域に接続され
た列線を規準電位に保持して、列線と第一の主電極領域
とのリセットを行うことで、全画面一括リセットを行う
ものである。
極領域と制御電極領域との接合部を順方向にバイアスす
ることで信号読み出しを行い、制御電極領域に規準電圧
源から該第一及び第二の主電極領域に対して独立的にリ
フレッシュ用の電圧を印加し、規準電位に保持された状
態の第一の主電極領域と制御電極領域との接合部を順方
向にバイアスするこによりリフレッシュを行う構成とす
ることで、非破壊で，高出力，高感度の読み出しが可能
で、しかも固定パターンノイズ等が少なく低雑音の固体
撮像装置とするものであり、更に、第１及び第２の選択
手段（又は第１及び第２の列選択手段、例えば水平シフ
トレジスタ）を設け、第１及び第２の選択手段を独立し
て動作させて第１群及び第２群のトランジスタから出力
信号を順位選択して読み出すことで、高周波数動作を行
う場合でも１個当たりの選択手段の駆動周波数を低減さ
せることができ、回路設計及び半導体素子のパターン設
計における自由度を大きくできる固体撮像装置とするも
のである。また、本願第２の発明は、読み出し動作の期
間内における行選択手段（例えば、垂直シフトレジス
タ）による非選択期間に、第一の主電極領域に接続され
た列線を規準電位に保持して、列線と第一の主電極領域
とのリセットを行うことで、全画面一括リセットを行う
ものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の回路図
である。ただし、本実施例では光センサセルをｎ×ｎ個
配列し、ｎは偶数とする。
である。ただし、本実施例では光センサセルをｎ×ｎ個
配列し、ｎは偶数とする。
同図に示すように、光センサセル30は制御電極領域（ベ
ース）、第一の主電極領域（エミッタ）、第二の主電極
領域（コレクタ）とを有するトランジスタを備えてい
る。そして、光センサセル30のキャパシタ電極７は、ラ
イン毎に水平ラインHL1〜HLnに共通接続され、各水平ラ
インにはスイッチングトランジスタ（以下、単にトラン
ジスタとする。）Tr1〜Trnを介して読出し用の電圧Vrが
印加される。また、各水平ラインにはトランジスタTf1
〜Tfnを介してリフレッシュ用の電圧Vfが印加される。
ース）、第一の主電極領域（エミッタ）、第二の主電極
領域（コレクタ）とを有するトランジスタを備えてい
る。そして、光センサセル30のキャパシタ電極７は、ラ
イン毎に水平ラインHL1〜HLnに共通接続され、各水平ラ
インにはスイッチングトランジスタ（以下、単にトラン
ジスタとする。）Tr1〜Trnを介して読出し用の電圧Vrが
印加される。また、各水平ラインにはトランジスタTf1
〜Tfnを介してリフレッシュ用の電圧Vfが印加される。
トランジスタTr1〜Trnの各ゲート電極は、垂直シフトレ
ジスタ101の端子L1〜Lnにそれぞれ接続され、垂直走査
が行われる。また、トランジスタTf1〜Tfnの各ゲート電
極には、リフレッシュ動作を行うタイミングを決定する
リフレッシュ用のパルスφｆが印加される。
ジスタ101の端子L1〜Lnにそれぞれ接続され、垂直走査
が行われる。また、トランジスタTf1〜Tfnの各ゲート電
極には、リフレッシュ動作を行うタイミングを決定する
リフレッシュ用のパルスφｆが印加される。
光センサセル30の各エミッタ電極８は、列毎に垂直ライ
ンVR1〜VRnに共通接続されている。そして、本実施例で
は、奇数番目の垂直ラインVR1，VR3，…VRn-1はトラン
ジスタTa1〜Tam（ただし、ｎ＝2mである。）を介して読
出しライン102に接続され、トランジスタTca1〜Tcamを
介して接地されている。偶数番目の垂直ラインVR2，V
R4，…VRnはトランジスタTb1〜Tbmを介して読出しライ
ン102に接続され、トランジスタTcb1〜Tcbmを介して接
地されている。
ンVR1〜VRnに共通接続されている。そして、本実施例で
は、奇数番目の垂直ラインVR1，VR3，…VRn-1はトラン
ジスタTa1〜Tam（ただし、ｎ＝2mである。）を介して読
出しライン102に接続され、トランジスタTca1〜Tcamを
介して接地されている。偶数番目の垂直ラインVR2，V
R4，…VRnはトランジスタTb1〜Tbmを介して読出しライ
ン102に接続され、トランジスタTcb1〜Tcbmを介して接
地されている。
トランジスタTa1〜Tamの各ゲート電極は、水平シフトレ
ジスタＡの端子Ra1〜Ramに各々接続され、トランジスタ
Tb1〜Tbmは、水平シフトレジスタＢの端子Rb1〜Rbmに各
々接続されている。また、トランジスタTca1〜Tcamの各
ゲート電極は共通に接続され、パルスφcaが印加され
る。トランジスタTcb1〜Tcbmの各ゲート電極も同様にし
てクロックφcbが印加される。ここでは、パルスφcaと
φcbを同一とする。
ジスタＡの端子Ra1〜Ramに各々接続され、トランジスタ
Tb1〜Tbmは、水平シフトレジスタＢの端子Rb1〜Rbmに各
々接続されている。また、トランジスタTca1〜Tcamの各
ゲート電極は共通に接続され、パルスφcaが印加され
る。トランジスタTcb1〜Tcbmの各ゲート電極も同様にし
てクロックφcbが印加される。ここでは、パルスφcaと
φcbを同一とする。
読出しライン102は出力アンプ103の入力端子に接続され
るとともに、トランジスタ104を介して接地され、トラ
ンジスタ104のゲート電極にはパルスφｃが印加され
る。
るとともに、トランジスタ104を介して接地され、トラ
ンジスタ104のゲート電極にはパルスφｃが印加され
る。
なお、すべての光センサセル30のコレクタ電極12は、共
通に接続されており、適時コレクタ電圧Vcが印加され
る。
通に接続されており、適時コレクタ電圧Vcが印加され
る。
以上説明した固体撮像装置において、エミッタ（第一の
主電極領域）に接続され、浮遊状態にある該エミッタと
ベース（制御電極領域）との接合部を順方向にバイアス
することにより、該ベースに蓄積されたキャリアに基づ
く出力信号を浮遊状態にあるエミッタ側に読み出す為の
出力回路は、トランジスタTr1〜Trn、水平ラインHL1〜H
Ln、垂直ラインVR1〜VRn、トランジスタTa1〜Tam、トラ
ンジスタTb1〜Tbm、読み出しライン102、トランジスタ1
04、出力アンプ103から構成される。第１の選択手段
（第１の列選択手段）は水平シフトレジスタＡ、第２の
選択手段（第２の列選択手段）は水平シフトレジスタＢ
である。第１のスイッチアレイはトランジスタTca1〜Tc
am、第２のスイッチアレイはトランジスタTcb1〜Tcbmで
ある。トランジスタ全ての制御電極領域にリフレッシュ
用の電圧を印加するスイッチはトランジスタTf1〜Tfnで
ある。行選択手段は垂直シフトレジスタ101である。
主電極領域）に接続され、浮遊状態にある該エミッタと
ベース（制御電極領域）との接合部を順方向にバイアス
することにより、該ベースに蓄積されたキャリアに基づ
く出力信号を浮遊状態にあるエミッタ側に読み出す為の
出力回路は、トランジスタTr1〜Trn、水平ラインHL1〜H
Ln、垂直ラインVR1〜VRn、トランジスタTa1〜Tam、トラ
ンジスタTb1〜Tbm、読み出しライン102、トランジスタ1
04、出力アンプ103から構成される。第１の選択手段
（第１の列選択手段）は水平シフトレジスタＡ、第２の
選択手段（第２の列選択手段）は水平シフトレジスタＢ
である。第１のスイッチアレイはトランジスタTca1〜Tc
am、第２のスイッチアレイはトランジスタTcb1〜Tcbmで
ある。トランジスタ全ての制御電極領域にリフレッシュ
用の電圧を印加するスイッチはトランジスタTf1〜Tfnで
ある。行選択手段は垂直シフトレジスタ101である。
続いて、第２図（Ａ）に示すタイミングチャートを用い
て、水平シフトレジスタＡおよびＢの動作を簡単に説明
する。
て、水平シフトレジスタＡおよびＢの動作を簡単に説明
する。
本実施例では、水平シフトレジスタを２個設けて水平走
査を行うために、水平シフトレジスタＡおよびＢの駆動
タイミングに半周期の位相差をもたせてある。水平シフ
トレジスタＡには、クロックφ1a，φ2aとスタートパル
スPSaが入力し、クロックφ1aに同期して端子Ra1〜Ram
から順次ハイレベルが出力される。また、水平シフトレ
ジスタＢには、クロックφ1b，φ2bとスタートパルスPS
bが入力し、クロックφ1bに同期して端子Rb1〜Rbmから
順次ハイレベルが出力される。ただし、クロックφ1bは
クロックφ1aより半周期位相が遅しており、クロックφ
2aと同位相となっている。したがって、水平シフトレジ
スタＡおよびＢの端子からは、Ra1，Rb1，Ra2，Rb2，…
というように交互にハイレベルが出力される。
査を行うために、水平シフトレジスタＡおよびＢの駆動
タイミングに半周期の位相差をもたせてある。水平シフ
トレジスタＡには、クロックφ1a，φ2aとスタートパル
スPSaが入力し、クロックφ1aに同期して端子Ra1〜Ram
から順次ハイレベルが出力される。また、水平シフトレ
ジスタＢには、クロックφ1b，φ2bとスタートパルスPS
bが入力し、クロックφ1bに同期して端子Rb1〜Rbmから
順次ハイレベルが出力される。ただし、クロックφ1bは
クロックφ1aより半周期位相が遅しており、クロックφ
2aと同位相となっている。したがって、水平シフトレジ
スタＡおよびＢの端子からは、Ra1，Rb1，Ra2，Rb2，…
というように交互にハイレベルが出力される。
次に、このような構成および基本動作を有する本実施例
の具体的動作を第２図（Ｂ）に示すタイミング波形図を
参照しながら説明する。
の具体的動作を第２図（Ｂ）に示すタイミング波形図を
参照しながら説明する。
また、リフレッシュ期間において、各光センサセル30の
コレクタ電極12は接地電位とし、また、パルスφcaおよ
びφcbをハイレベルにしてトランジスタTca1〜Tcam，Tc
b1〜TcbmをON状態としてエミッタ電極８を接地する。こ
の状態で、パルスφｆによりトランジスタTf1〜TfnがON
状態となり、リフレッシュ用の電圧Vfが水平ラインHL1
〜HLnに印加される。これによって、全ての光センサセ
ル30のキャパシタ電極７に電圧Vfが印加され、リフレッ
シュ動作が開始される。そして、電圧Vfを接地電位に戻
し、パルスφｆがローレベルとなってリフレッシュ動作
が終了する。
コレクタ電極12は接地電位とし、また、パルスφcaおよ
びφcbをハイレベルにしてトランジスタTca1〜Tcam，Tc
b1〜TcbmをON状態としてエミッタ電極８を接地する。こ
の状態で、パルスφｆによりトランジスタTf1〜TfnがON
状態となり、リフレッシュ用の電圧Vfが水平ラインHL1
〜HLnに印加される。これによって、全ての光センサセ
ル30のキャパシタ電極７に電圧Vfが印加され、リフレッ
シュ動作が開始される。そして、電圧Vfを接地電位に戻
し、パルスφｆがローレベルとなってリフレッシュ動作
が終了する。
次に、蓄積期間において、コレクタ電極12には電圧Vcが
印加され、各エミッタ電極８は、パルスφcaおよびφcb
がひき続きハイレベルであるために接地されている。こ
の状態で光が入射し、各光センサセル30のベース領域４
に各々入射光量に対応したホールが蓄積される。
印加され、各エミッタ電極８は、パルスφcaおよびφcb
がひき続きハイレベルであるために接地されている。こ
の状態で光が入射し、各光センサセル30のベース領域４
に各々入射光量に対応したホールが蓄積される。
次に、読出し期間において、パルスφcaおよびφcbはロ
ーレベルとなり、トランジスタTa1〜Tam，Tb1〜TbmはOF
F状態となる。また、読出し用の電圧Vrが垂直シフトレ
ジスタ101の駆動タイミングに従って水平ラインHL1〜HL
nに順次印加される。
ーレベルとなり、トランジスタTa1〜Tam，Tb1〜TbmはOF
F状態となる。また、読出し用の電圧Vrが垂直シフトレ
ジスタ101の駆動タイミングに従って水平ラインHL1〜HL
nに順次印加される。
まず、垂直シフトレジスタ101の端子L1からハイレベル
が出力されると、トランジスタTr1がON状態となり、電
圧Vrが水平ラインHL1に印加される。したがって、第１
ラインの光センサセル30が読出し状態となる。その間
に、水平シフトレジスタＡおよびＢの各端子から順次か
つ交互にハイレベルが出力される。今、水平シフトレジ
スタＡの端子Ra1からハイレベルが出力されたとする
と、トランジスタTa1がON状態となり、第１行第１列の
光センサセル30の信号が読出しライン102に読出され、
出力アンプ103で増幅される。その直後、パルスφｃに
よってトランジスタ104がON状態となり、読出しライン1
02が接地され、読出しライン102の配線容量に蓄積され
たキャリアが除去される。続いて、水平シフトレジスタ
Ｂの端子Rb1からハイレベルが出力される。これによっ
てトランジスタTb1がON状態となり、第１行第２列の光
センサセル30の信号が垂直ラインVR2およびトランジス
タTb1を通して読出しライン102に読出され、出力アンプ
103で増幅される。その直後、同様にパルスφｃによっ
て読出しラインのリフレッシュが行われる。
が出力されると、トランジスタTr1がON状態となり、電
圧Vrが水平ラインHL1に印加される。したがって、第１
ラインの光センサセル30が読出し状態となる。その間
に、水平シフトレジスタＡおよびＢの各端子から順次か
つ交互にハイレベルが出力される。今、水平シフトレジ
スタＡの端子Ra1からハイレベルが出力されたとする
と、トランジスタTa1がON状態となり、第１行第１列の
光センサセル30の信号が読出しライン102に読出され、
出力アンプ103で増幅される。その直後、パルスφｃに
よってトランジスタ104がON状態となり、読出しライン1
02が接地され、読出しライン102の配線容量に蓄積され
たキャリアが除去される。続いて、水平シフトレジスタ
Ｂの端子Rb1からハイレベルが出力される。これによっ
てトランジスタTb1がON状態となり、第１行第２列の光
センサセル30の信号が垂直ラインVR2およびトランジス
タTb1を通して読出しライン102に読出され、出力アンプ
103で増幅される。その直後、同様にパルスφｃによっ
て読出しラインのリフレッシュが行われる。
このように水平シフトレジスタＡおよびＢの各端子から
交互にハイレベルが出力され、走査されることで、第１
ラインのすべての光センサセル30に蓄積された光情報を
シリアルに出力することができる。その際、光センサセ
ル30を走査する周波数は各水平シフトレジスタＡおよび
Ｂの駆動周波数の２倍となっている。
交互にハイレベルが出力され、走査されることで、第１
ラインのすべての光センサセル30に蓄積された光情報を
シリアルに出力することができる。その際、光センサセ
ル30を走査する周波数は各水平シフトレジスタＡおよび
Ｂの駆動周波数の２倍となっている。
こうして第１ラインの走査が終了すると、垂直ラインVR
1〜VRnの蓄積キャリアを除去するために、パルスφcaお
よびφcbをハイレベルとする。
1〜VRnの蓄積キャリアを除去するために、パルスφcaお
よびφcbをハイレベルとする。
このような第１ラインの動作を、垂直シフトレジスタ10
1の駆動タイミングに従って、第２ライン，第３ライン
…でも行い、すべての光センサセル30の光情報をシリア
ルに出力アンプ103から出力させる。以下、同様の動作
が繰り返される。
1の駆動タイミングに従って、第２ライン，第３ライン
…でも行い、すべての光センサセル30の光情報をシリア
ルに出力アンプ103から出力させる。以下、同様の動作
が繰り返される。
なお、本実施例では、水平シフトレジスタを２分割した
が、勿論これに限定されるものではなく、複数分割であ
っても、本実施例から容易に回路構成されうる。
が、勿論これに限定されるものではなく、複数分割であ
っても、本実施例から容易に回路構成されうる。
また、水平シフトレジスタを本実施例のように２分割し
た場合、水平シフトレジスタＡおよびＢを光センサセル
30の配列の両側に配置しても、又片側にまとめて配置し
てもよい。片側にまとめた場合は、読出しライン102の
配線長を短かくできるために、配線容量を低減でき、出
力電圧を高くすることができる。
た場合、水平シフトレジスタＡおよびＢを光センサセル
30の配列の両側に配置しても、又片側にまとめて配置し
てもよい。片側にまとめた場合は、読出しライン102の
配線長を短かくできるために、配線容量を低減でき、出
力電圧を高くすることができる。
以上詳細に説明したように、本発明による固体撮像装置
は、非破壊で，高出力，高感度の読み出しが可能で、し
かも固定パターンノイズ等が少なく低雑音の固体撮像装
置とすることができるとともに、高周波数動作を行う場
合でも１個当たりの選択手段（列選択手段）の駆動周波
数を低減させることができ、回路設計及び半導体素子の
パターン設計における自由度を大きくすることができ
る。
は、非破壊で，高出力，高感度の読み出しが可能で、し
かも固定パターンノイズ等が少なく低雑音の固体撮像装
置とすることができるとともに、高周波数動作を行う場
合でも１個当たりの選択手段（列選択手段）の駆動周波
数を低減させることができ、回路設計及び半導体素子の
パターン設計における自由度を大きくすることができ
る。
第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の回路
図、 第２図（Ａ）は、本実施例における水平シフトレジスタ
ＡおよびＢの動作タイミングチャート、 第２図（Ｂ）は、本実施例の動作を示すタイミング波形
図、 第３図（Ａ）は、光センサセルの断面図、第３図（Ｂ）
はその光センサセルの等価回路図、 第４図は、光センサセルを２次元配列した従来の固体撮
像装置の回路図である。 ７……キャパシタ電極、８……エミッタ電極、A,B……
水平シフトレジスタ、101……垂直シフトレジスタ、HL1
〜HLn……水平ライン、VR1〜VRn……垂直ライン。
図、 第２図（Ａ）は、本実施例における水平シフトレジスタ
ＡおよびＢの動作タイミングチャート、 第２図（Ｂ）は、本実施例の動作を示すタイミング波形
図、 第３図（Ａ）は、光センサセルの断面図、第３図（Ｂ）
はその光センサセルの等価回路図、 第４図は、光センサセルを２次元配列した従来の固体撮
像装置の回路図である。 ７……キャパシタ電極、８……エミッタ電極、A,B……
水平シフトレジスタ、101……垂直シフトレジスタ、HL1
〜HLn……水平ライン、VR1〜VRn……垂直ライン。
フロントページの続き (72)発明者 尾崎 正晴 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 篠原 真人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−158681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−153381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−71614（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】少なくともライン状に配列された複数のト
ランジスタとして、第一導電型の半導体からなる制御電
極領域と該第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなる第一及び第二の主電極領域とを有し、光エネルギ
ーを受けることにより生成されるキャリアを該制御電極
領域に蓄積可能なトランジスタを備え、蓄積動作、読み
出し動作及びリフレッシュ動作を行う固体撮像装置にお
いて、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、前記複数の
トランジスタのうち所定数のトランジスタを間において
配列されているトランジスタの第１の群に接続され、該
第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択して出力
する為の第１の選択手段と、該第１の選択手段とは独立
して動作し、該第１の群とは異なるトランジスタの第２
の群に接続され、該第２の群のトランジスタの出力信号
を順次選択して出力する為の第２の選択手段と、を含む
出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、前記ライン状に配列された複数のトランジスタ全て
の制御電極領域に共通に基準電圧源から該第一及び第二
の主電極領域に対して独立的にリフレッシュ用の電圧を
印加するスイッチとを備え、前記基準電位に保持された
状態の第一の主電極領域と制御電極領域との接合部を順
方向にバイアスすることにより前記リフレッシュ動作を
行う手段と、 を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】複数の行と複数の列とからなる行列状に配
列された複数のトランジスタとして、第一導電型の半導
体からなる制御電極領域と該第一導電型とは異なる第二
導電型の半導体からなる第一及び第二の主電極領域とを
有し、光エネルギーを受けることにより生成されるキャ
リアを該制御電極領域に蓄積可能なトランジスタを備
え、蓄積動作、読み出し動作及びリフレッシュ動作を行
う固体撮像装置において、 該第一の主電極領域に接続され、浮遊状態にある該第一
の主電極領域と該制御電極領域との接合部を順方向にバ
イアスすることにより、該制御電極領域に蓄積されたキ
ャリアに基づく出力信号を該浮遊状態にある第一の主電
極領域側に読み出す為の出力回路であって、該複数の行
から一行を順次選択する行選択手段と、選択され行の複
数のトランジスタのうち所定数のトランジスタを間にお
いて配列されているトランジスタの第１の群に接続さ
れ、該第１の群のトランジスタの出力信号を順次選択し
て出力する為の第１の列選択手段と、該第１の列選択手
段とは独立して動作し、該第１の群とは異なるトランジ
スタの第２の群に接続され、該第２の群のトランジスタ
の出力信号を順次選択して出力する為の第２の列選択手
段と、を含む出力回路と、 前記制御電極領域に蓄積されたキャリアを除く為のリフ
レッシュ手段として、前記第１の群のトランジスタの第
一の主電極領域を基準電位に保持する為の第１のスイッ
チアレイと、前記第２の群のトランジスタの第一の主電
極領域を基準電位に保持する為の第２のスイッチアレイ
と、該複数のトランジスタ全ての制御電極領域に共通に
基準電圧源から該第一及び第二の主電極領域に対して独
立的にリフレッシュ用の電圧を印加するスイッチとを備
え、前記基準電位に保持された状態の第一の主電極領域
と制御電極領域との接合部を順方向にバイアスすること
により前記リフレッシュ動作を行う手段と、 該読み出し動作の期間内における該行選択手段による非
選択期間に、前記第一の主電極領域に接続された列線を
前記基準電位に保持すべく、該第１及び第２のスイッチ
アレイを動作させる手段と、 を具備することを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273954A JPH0773344B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273954A JPH0773344B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61154366A JPS61154366A (ja) | 1986-07-14 |
| JPH0773344B2 true JPH0773344B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=17534881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59273954A Expired - Fee Related JPH0773344B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773344B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2651162B2 (ja) * | 1987-11-06 | 1997-09-10 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5171614A (ja) * | 1974-12-18 | 1976-06-21 | Hitachi Ltd | |
| JPS59153381A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Junichi Nishizawa | ２次元固体撮像装置 |
| JPS59158681A (ja) * | 1983-03-01 | 1984-09-08 | Junichi Nishizawa | 固体撮像装置 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59273954A patent/JPH0773344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61154366A (ja) | 1986-07-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |