JPS59105778A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS59105778A JPS59105778A JP57215406A JP21540682A JPS59105778A JP S59105778 A JPS59105778 A JP S59105778A JP 57215406 A JP57215406 A JP 57215406A JP 21540682 A JP21540682 A JP 21540682A JP S59105778 A JPS59105778 A JP S59105778A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、画素部にフォトダイオードアレイを設け、読
み出し用水平レジスタとして電荷転送素子（Ｃｈａｒｇ
ｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ 以下、ＣＴＤ
と略し、５ＣＣＤ、 ＢＣＣＤ等の総括名称とする。）
を設けた２次元固体撮像装置に関するものである。
み出し用水平レジスタとして電荷転送素子（Ｃｈａｒｇ
ｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ 以下、ＣＴＤ
と略し、５ＣＣＤ、 ＢＣＣＤ等の総括名称とする。）
を設けた２次元固体撮像装置に関するものである。
第１図は、画素部にダイオードアレーを、読み出しレジ
スタにＣＴＤ ２設けた固体撮像装置の１例を示すもの
であり１本件出願人による特願昭５７−３９３６８
号や実願昭５５−１７７６０５号などＫその要部が示さ
れている。
スタにＣＴＤ ２設けた固体撮像装置の１例を示すもの
であり１本件出願人による特願昭５７−３９３６８
号や実願昭５５−１７７６０５号などＫその要部が示さ
れている。
図中、１はフォトダイオード、２は垂直スイッチＭＯ５
）ランジスタ、３は垂直走査回路、４は垂直信号線上５
，６，７，８はゲートＭｏＳトランジスタ、９は擬似信
号抑圧回路、１ｏは内部バイアスのための容量、１１は
加速転送用のインバータ、１２（吐出力アンプ、１３は
水平レジスタとしてのＣＴＤ、１４はＣＴＤのバイアス
電流の入力部である。
）ランジスタ、３は垂直走査回路、４は垂直信号線上５
，６，７，８はゲートＭｏＳトランジスタ、９は擬似信
号抑圧回路、１ｏは内部バイアスのための容量、１１は
加速転送用のインバータ、１２（吐出力アンプ、１３は
水平レジスタとしてのＣＴＤ、１４はＣＴＤのバイアス
電流の入力部である。
次に全体の動作を簡単に説明する。水平帰線期間の前半
で垂直信号線４に蓄積した擬似信号をゲート８＋ ７
＋ ６ｔ ９’Ｃ通して外部に掃き出し、その後、
第１図■で示した横−行の画素の信号を一括してゲー）
８，７，６，５を通して：ＴＤに転送し、その後ＣＴＤ
＠−相分だけシフトして、所定のＣＴＤ 電極Ｆにス
トアする。水平帰線期間の後半は、前半と同様に擬似信
号を外部に掃き出し、第１図ので示した画素の信号をＣ
ＴＤに転送しストアする。水平走査期間は、ゲート５を
オフし、ＣＴＤ ５駆動して出力アンプ１２より２ライ
ンの信号を読み出す。これと同時にＣＴＤの入力部１４
より次の信号読み出しのためのバイアス電荷を順序入力
する。２ラインの信号を同時に読み出すのは１画像の解
像度を向上させるためである。なお、ＣＴＤ １５は、
３相で２信号を転送するダブル転送３相ＣＴＤである。
で垂直信号線４に蓄積した擬似信号をゲート８＋ ７
＋ ６ｔ ９’Ｃ通して外部に掃き出し、その後、
第１図■で示した横−行の画素の信号を一括してゲー）
８，７，６，５を通して：ＴＤに転送し、その後ＣＴＤ
＠−相分だけシフトして、所定のＣＴＤ 電極Ｆにス
トアする。水平帰線期間の後半は、前半と同様に擬似信
号を外部に掃き出し、第１図ので示した画素の信号をＣ
ＴＤに転送しストアする。水平走査期間は、ゲート５を
オフし、ＣＴＤ ５駆動して出力アンプ１２より２ライ
ンの信号を読み出す。これと同時にＣＴＤの入力部１４
より次の信号読み出しのためのバイアス電荷を順序入力
する。２ラインの信号を同時に読み出すのは１画像の解
像度を向上させるためである。なお、ＣＴＤ １５は、
３相で２信号を転送するダブル転送３相ＣＴＤである。
次に擬似信号掃き出し動作と、信号読み出し動作を説明
する。擬似信号掃き出しは、まず内部バイアスを容量１
ｏよりゲート８を通して垂直信号＃４に送シこみ、垂直
信号線上の擬似信号を内部バイアスとともにゲート８全
通して容量１０に送る。このときインバータ１１はこれ
らの電荷を加速転送する役目をもっている。次にゲート
８をオフして外部よりゲート９，６．７ｉ通して容量１
０に外部バイアスを送りこみ、容量１０にある擬似信号
を外部バイアスとともにゲート７．６．９ｆ通して外部
に掃き出す。このとき内部バイアスは容量１０に蓄えた
ままである。
する。擬似信号掃き出しは、まず内部バイアスを容量１
ｏよりゲート８を通して垂直信号＃４に送シこみ、垂直
信号線上の擬似信号を内部バイアスとともにゲート８全
通して容量１０に送る。このときインバータ１１はこれ
らの電荷を加速転送する役目をもっている。次にゲート
８をオフして外部よりゲート９，６．７ｉ通して容量１
０に外部バイアスを送りこみ、容量１０にある擬似信号
を外部バイアスとともにゲート７．６．９ｆ通して外部
に掃き出す。このとき内部バイアスは容量１０に蓄えた
ままである。
信号読み出し動作は、まず垂直スイッチＭＯＳトランジ
スタ２をオンすることにより垂直信号線４に送シ出した
信号電荷を、容量１０よりゲート８を通して送った内部
バイアスとともに、ゲート８を通して容量１０に送る。
スタ２をオンすることにより垂直信号線４に送シ出した
信号電荷を、容量１０よりゲート８を通して送った内部
バイアスとともに、ゲート８を通して容量１０に送る。
このときインバータ１１はこれらの電荷を加速転送する
役目金もっている。次にＣＴＤ １３上のバイアス電荷
をゲー）５，６．７ｆ通して容量１０に送りこみ、容量
１０にある信号電荷２ ＣＴＤのバイアス電荷とともに
ゲー）７，６．５ｆ通してＣＴＤに送る。このとき内部
バイアスは容量１０に蓄えたままである。
役目金もっている。次にＣＴＤ １３上のバイアス電荷
をゲー）５，６．７ｆ通して容量１０に送りこみ、容量
１０にある信号電荷２ ＣＴＤのバイアス電荷とともに
ゲー）７，６．５ｆ通してＣＴＤに送る。このとき内部
バイアスは容量１０に蓄えたままである。
以上の第１図に示した撮像装置では以下に示す問題点が
ある。それは信号読み出し動作中の容量１０からＣＴＤ
１３へ信号電荷を送シ込むときに、一定量のバイアス
電荷を用いていることにある。
ある。それは信号読み出し動作中の容量１０からＣＴＤ
１３へ信号電荷を送シ込むときに、一定量のバイアス
電荷を用いていることにある。
このバイアス電荷は、信号電荷量が少ないときに、転送
効率よく信号が容量１０からＣＴＤ １３に転送できる
ように定められる。また、ＣＴＤのダイナミックレンジ
は最大信号電荷＋バイアス電荷より犬きくなるように定
められる。
効率よく信号が容量１０からＣＴＤ １３に転送できる
ように定められる。また、ＣＴＤのダイナミックレンジ
は最大信号電荷＋バイアス電荷より犬きくなるように定
められる。
次にこれを図を用いて詳細に説明する。第２図は、信号
電荷を容量１ｏからＣＴＤ １ Ｍに転送するときのポ
テンシャル図およびタイミング図を示す。第２図におい
て１．−１．は時間を表わし、１５ハＣ１″Ｄ駆動電極
を、１６はトランジスタ５，６゜７を一括したゲー）
Ｍｏ５ ）ランジスタを、１７ハ信号電荷Ｑ、を、１８
はＣＴＤのバイアス電荷Ｑｃ ｒｎを表わし、φ１．は
ＣＴＤ駆動波形を、φＩ６ はゲートＭｏＳトランジス
タ１６の駆動波形を表わす。時間ｔ！でバイアス電荷１
日ヲ容量１ｏに転送し、時間１ｓでバイアス電荷１８と
信号電荷１７ｉＣＴＤ１３に転送する。
電荷を容量１ｏからＣＴＤ １ Ｍに転送するときのポ
テンシャル図およびタイミング図を示す。第２図におい
て１．−１．は時間を表わし、１５ハＣ１″Ｄ駆動電極
を、１６はトランジスタ５，６゜７を一括したゲー）
Ｍｏ５ ）ランジスタを、１７ハ信号電荷Ｑ、を、１８
はＣＴＤのバイアス電荷Ｑｃ ｒｎを表わし、φ１．は
ＣＴＤ駆動波形を、φＩ６ はゲートＭｏＳトランジス
タ１６の駆動波形を表わす。時間ｔ！でバイアス電荷１
日ヲ容量１ｏに転送し、時間１ｓでバイアス電荷１８と
信号電荷１７ｉＣＴＤ１３に転送する。
このときの等節回路を第３図に示す。同図におけル１９
はＣＴＤ （７）容量Ｃｃｒｎｆ、 ２ｏは容＠＝ｏｏ
容量Ｃ１ｏ を表わす。トランジスタ１６ヲ介したｃ
、ｏからＣｃＴＤへの信号電荷Ｑ」の転送効率ｌはＱ、
＜ Ｑ。ＴＤのとき次式で近似できる。
はＣＴＤ （７）容量Ｃｃｒｎｆ、 ２ｏは容＠＝ｏｏ
容量Ｃ１ｏ を表わす。トランジスタ１６ヲ介したｃ
、ｏからＣｃＴＤへの信号電荷Ｑ」の転送効率ｌはＱ、
＜ Ｑ。ＴＤのとき次式で近似できる。
ここでτは転送時間、’７０ ＝Ｑｃｒｎ＋Ｑｓ、βは
トランジスタ１６のチャネルコンダクタンスである。
トランジスタ１６のチャネルコンダクタンスである。
Ｑｃｒｎの値は信号電荷Ｑ３が小さいとき（Ｑｓ＜Ｑｃ
ｒｎ＞でも転送効率ηが許容転送効率η。を下まわらな
いように定める。
ｒｎ＞でも転送効率ηが許容転送効率η。を下まわらな
いように定める。
つまりＱｃｒｎは次式を満足するように定める。
なお、Ｑｃ；ｎ は許容転送効率η。に対応するバイ
アス電荷である。
アス電荷である。
Ｑｃｒｎが（３）式全満足しないときは、擬似信号掃き
出しを行なう場合、信号量の低下、無掃き出しの場合、
垂直方向のぼけまたは垂直解像度の劣化となってあられ
れる。
出しを行なう場合、信号量の低下、無掃き出しの場合、
垂直方向のぼけまたは垂直解像度の劣化となってあられ
れる。
次にＣＴＤのダイナミックレンジについて第４図を用い
て説明する。同図において２１はＣ１力のダイナミック
レンジＤｃｒｏ ｋ表わしている。同図（α）は信号電
荷１７が少ないとき、同図（ｈｌは信号電荷１７′の多
いときを表わしている。同図より明らかなようにＤＣＡ
’ｌ） ２１は次式を満足するように定める。
て説明する。同図において２１はＣ１力のダイナミック
レンジＤｃｒｏ ｋ表わしている。同図（α）は信号電
荷１７が少ないとき、同図（ｈｌは信号電荷１７′の多
いときを表わしている。同図より明らかなようにＤＣＡ
’ｌ） ２１は次式を満足するように定める。
１）Ｃ７Ｄ≧Ｑｃｒｎ ＋ＱｓＡｒ八 □（４１Ｑ
ＳＭＡＸは最大信号′出、荷址を表わす。ＤＣ７’Ｄが
（４１式を満足しないときは、水平方面に信号電荷があ
ふれ出し、著しい画質の低下となる。
ＳＭＡＸは最大信号′出、荷址を表わす。ＤＣ７’Ｄが
（４１式を満足しないときは、水平方面に信号電荷があ
ふれ出し、著しい画質の低下となる。
次に、比較のための一例として垂直レジスタ水平レジス
タにＣＴＤを用い、画素部にフメトダイオードを用いる
Ｉｎｔａｒｌｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆ ｅｒ ＣＴＤ撮
像装置について考える。ＩＴ−ＣＴＤの水平ＣＴＤのダ
イナミックレンジは、バイアス矩、荷を必要としないた
め次式ヲ満たすように定めることができる。
タにＣＴＤを用い、画素部にフメトダイオードを用いる
Ｉｎｔａｒｌｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆ ｅｒ ＣＴＤ撮
像装置について考える。ＩＴ−ＣＴＤの水平ＣＴＤのダ
イナミックレンジは、バイアス矩、荷を必要としないた
め次式ヲ満たすように定めることができる。
ＤＣＴＤ≧ＱｓｙＡｘ −＋５１（４１式と
（５１式の比較より明らかなように、第１図に示す構造
においては、バイアス電荷Ｑｃｒｎの分だＩｔ−ｊ Ｃ
ＴＤのダイナミックレンジを大きくしなければならない
。ダイナミックレンジは駆動容量Ｃｎｎｎｔｐ：と出力
容量Ｃｏｕ、ｔに比例し、また駆動容ｉｔ ＣｎｐＩＶ
ｘは駆動電力に、出力容量ＣｏＬＬｔは出力部ｋＴＣ雑
音に比例する。よって、上記構成例は、バイアス電荷を
必要としないＩＴ−ＣＴＤなどに比べて駆動電力と雑音
が大きいという欠点をもっている。
（５１式の比較より明らかなように、第１図に示す構造
においては、バイアス電荷Ｑｃｒｎの分だＩｔ−ｊ Ｃ
ＴＤのダイナミックレンジを大きくしなければならない
。ダイナミックレンジは駆動容量Ｃｎｎｎｔｐ：と出力
容量Ｃｏｕ、ｔに比例し、また駆動容ｉｔ ＣｎｐＩＶ
ｘは駆動電力に、出力容量ＣｏＬＬｔは出力部ｋＴＣ雑
音に比例する。よって、上記構成例は、バイアス電荷を
必要としないＩＴ−ＣＴＤなどに比べて駆動電力と雑音
が大きいという欠点をもっている。
本発明の目的は、上述した構成における欠点を解消し、
低消費は力、低雑音の固体撮像装置を提供することにあ
る。
低消費は力、低雑音の固体撮像装置を提供することにあ
る。
上記目的を達成するため、本発明においては、信号電荷
量を検出し、信号電荷量が多いときはバイアス電荷を減
らし、信号電荷量が少ないときはバイアス電荷を増やす
ように制御する。これにより、ＣＴＤのダイナミックレ
ンジを小さくすることができ、かつ常に許容転送効率の
クリアが可能となるため、ＣＴＤの駆動容量ＣＤＲ１１
’ｌｌ ＋出力容量ＣｏｔＬｔｋ低減できる。すなわち
、第５図（α）に示すように信号電荷量１７が少ないと
きはバイアス電荷１８′ヲ多く、同図（ｂｌに示すよう
に信号電荷量１７’が多いときは、バイアス電荷１８“
全減らすことにより、ＣＴＤのダイナミックレンジ２１
′ヲ小さくすることができる。
量を検出し、信号電荷量が多いときはバイアス電荷を減
らし、信号電荷量が少ないときはバイアス電荷を増やす
ように制御する。これにより、ＣＴＤのダイナミックレ
ンジを小さくすることができ、かつ常に許容転送効率の
クリアが可能となるため、ＣＴＤの駆動容量ＣＤＲ１１
’ｌｌ ＋出力容量ＣｏｔＬｔｋ低減できる。すなわち
、第５図（α）に示すように信号電荷量１７が少ないと
きはバイアス電荷１８′ヲ多く、同図（ｂｌに示すよう
に信号電荷量１７’が多いときは、バイアス電荷１８“
全減らすことにより、ＣＴＤのダイナミックレンジ２１
′ヲ小さくすることができる。
ＣＴＤの駆動電力Ｐは次式で表わされる。
Ｐ＝ＣＤＲＩＶＥ−Ｖ２・ｆ −＋６１Ｖは駆動パ
ルスの振幅、ｆは駆動周波数である。
ルスの振幅、ｆは駆動周波数である。
またＣＴＤにおいて、出力部のｋＴＣｏ、Ｌｔノイズは
支配的なものである。よって信号量の多少に応じてバイ
アス電荷を変えることにより低消費電力・低雑音とする
ことができかつ、常に高画質を保つことができる。
支配的なものである。よって信号量の多少に応じてバイ
アス電荷を変えることにより低消費電力・低雑音とする
ことができかつ、常に高画質を保つことができる。
なお、バイアスを荷の制御は連続的であっても良い１〜
、あるいけ少なくとも一つの水平走査線毎に制御するよ
う構成しても良い。
、あるいけ少なくとも一つの水平走査線毎に制御するよ
う構成しても良い。
以下、本発明の実施例を第６図〜第１１図で説明する。
第６図は本発明の一実施例を示す図である。図中、１２
は出力アンプ、１３はＣＴＤ、１４はＣＴＤの入力部、
３は垂直走査回路、２２は結合部、２３は画素部、２４
はローパスフィルタ、２５は・増幅器、２６はクランプ
回路、２７はγ補正、白クリップ、黒クリップ、ブラン
キング等を行なうプロセス回路、 ２８ｉＬ’エンコー
ダ、 ２９ハローバスフイルタまたは積分回路またはＰ
−Ｐ値検出回路。
は出力アンプ、１３はＣＴＤ、１４はＣＴＤの入力部、
３は垂直走査回路、２２は結合部、２３は画素部、２４
はローパスフィルタ、２５は・増幅器、２６はクランプ
回路、２７はγ補正、白クリップ、黒クリップ、ブラン
キング等を行なうプロセス回路、 ２８ｉＬ’エンコー
ダ、 ２９ハローバスフイルタまたは積分回路またはＰ
−Ｐ値検出回路。
３０は増幅器である。クランプ回路２９は、暗電流の温
度変化による黒レベル変動、および本発明によるバイア
ス雷、荷の変動で発生ずる黒レベル変動を除去するため
、各水平走査のはじめに読み出す遮光されたＩｊ素より
の信号レベル（暗電流＋バイアス電荷による電流）全黒
レベルとして１例えば−水平走査ごとに直流レベル全再
生するだめの回路である。又、２９として積分回路、あ
るいはＰ・・Ｐ値検出回路を用いる場合、そのリセット
タイミングは、例えば、−水平走査期間毎とする。第７
図は増幅器３０の入出力特性を示す。横軸が入力電圧、
これは信号電荷量に比例しており、縦軸は出力電圧であ
る。第８図はＣＴＤの入力部の入出力特性を示す。横軸
は入力電圧、縦軸はＣＴＤ１５に入力されるバイアス電
荷量Ｑｃｒｎを示す。
度変化による黒レベル変動、および本発明によるバイア
ス雷、荷の変動で発生ずる黒レベル変動を除去するため
、各水平走査のはじめに読み出す遮光されたＩｊ素より
の信号レベル（暗電流＋バイアス電荷による電流）全黒
レベルとして１例えば−水平走査ごとに直流レベル全再
生するだめの回路である。又、２９として積分回路、あ
るいはＰ・・Ｐ値検出回路を用いる場合、そのリセット
タイミングは、例えば、−水平走査期間毎とする。第７
図は増幅器３０の入出力特性を示す。横軸が入力電圧、
これは信号電荷量に比例しており、縦軸は出力電圧であ
る。第８図はＣＴＤの入力部の入出力特性を示す。横軸
は入力電圧、縦軸はＣＴＤ１５に入力されるバイアス電
荷量Ｑｃｒｎを示す。
第７図中（Ｄ Ｖａ、 ＶｂはＱｃｒｎ（Ｖａ） ＋
Ｑｃｒｎ（Ｖｈ）が次式を満たすように定める。
Ｑｃｒｎ（Ｖｈ）が次式を満たすように定める。
ＱｃｒＤ（Ｖａ）＝ ””’ Ｑｒｎｏｒ
（７１βτ（１−η。） Ｑｓｎ。γは標準条件における信号電荷量（例えばＦ値
１．Ａ、被写体照度２５［１ｔｚ 、 Ｓ／Ｎ ４６ｄ
Ｂ 、７）ときの信号面、荷制）である。もしく７）式
の右辺が負の数であるならばＱｃＴＤ（Ｖａ）＝０であ
る。
（７１βτ（１−η。） Ｑｓｎ。γは標準条件における信号電荷量（例えばＦ値
１．Ａ、被写体照度２５［１ｔｚ 、 Ｓ／Ｎ ４６ｄ
Ｂ 、７）ときの信号面、荷制）である。もしく７）式
の右辺が負の数であるならばＱｃＴＤ（Ｖａ）＝０であ
る。
またＣＴＤのダイナミックレンジＤＣＴＩ）は、次式を
満たすように定める。
満たすように定める。
ＤＣＴＩ）≧”” （Ｑｃｒｎ（Ｖｈ） ＋ Ｑｃｒｎ
（Ｖａ）＋ＱｓｙＡｘ） （８）α■Ｊ ［Ｍ、伐（ｏ、β）−（〕 β依Ｊ 次に動作全簡単に説明する。信号電荷量の多少に応じて
増幅器３００Å力は増減しそれに応じて、第７図の特性
に従いＶａから１７ ｈの間の電圧をＣＴＤの入力部１
４に印加する。つまり信号電荷が 、多いときは高い電
圧金、少ないときは低い電圧を１４に加える。次に第８
図の特性に従いノくイアスミ荷２ ＣＴＤに供給する。
（Ｖａ）＋ＱｓｙＡｘ） （８）α■Ｊ ［Ｍ、伐（ｏ、β）−（〕 β依Ｊ 次に動作全簡単に説明する。信号電荷量の多少に応じて
増幅器３００Å力は増減しそれに応じて、第７図の特性
に従いＶａから１７ ｈの間の電圧をＣＴＤの入力部１
４に印加する。つまり信号電荷が 、多いときは高い電
圧金、少ないときは低い電圧を１４に加える。次に第８
図の特性に従いノくイアスミ荷２ ＣＴＤに供給する。
第９図でＣＴＤの入力部について説明する。図中φ１．
φ２．φ３はＣＴＤ駆動電極および駆動パルス、ＩＤは
入力部ル拡散層および入力部パルス、ＩＧ、Ｉｓは入力
部電極である。’、ｌ＋ ｔ６＋ ｔ？は時間を表わす
。３１はル型Ｓぺ３２はＰ型Ｓｉである。増幅器３０の
出力はＩｓに加える。ＩＧはＤＣ′ｒＩＬ圧を加える。
φ２．φ３はＣＴＤ駆動電極および駆動パルス、ＩＤは
入力部ル拡散層および入力部パルス、ＩＧ、Ｉｓは入力
部電極である。’、ｌ＋ ｔ６＋ ｔ？は時間を表わす
。３１はル型Ｓぺ３２はＰ型Ｓｉである。増幅器３０の
出力はＩｓに加える。ＩＧはＤＣ′ｒＩＬ圧を加える。
ｔ、で電荷２１５に送り。
ｔ、でＩｓとＩＧのポテンシャル差で規定した電荷をｔ
７でバイアス電荷としてＣＴＤの駆動部に入力する。Ｉ
ｓに加える電圧が高いほどＩｓのポテンシャル井戸は深
くなり、よってバイアス電荷も多くなる。以上より、信
号電荷量が少ないときはバイアス電荷を多く供給し、多
いときは少なく供給することがわかる。このとき、容量
１０からＣＴＤ１３への転送効率は（３）式と（７）式
より明らかなようにその許容値をクリアしている。よっ
て信号電荷量の多少にかかわらず、転送効率の劣化によ
る画質劣化はない。またＣＴＤのダイナミックレンジＤ
ＣＴＤは従来例に比べて（４１、（３１’、 （７）式
よりＱｃｒｎ（Ｖｂ）＋Ｑｓｙ、４Ｘ１”へ（Ｑｃｒｎ
（Ｖｂ） ＋ Ｑｃｒｎ（Ｖａ）＋ＱｓＭｘ ）たけ小
さくできる。
７でバイアス電荷としてＣＴＤの駆動部に入力する。Ｉ
ｓに加える電圧が高いほどＩｓのポテンシャル井戸は深
くなり、よってバイアス電荷も多くなる。以上より、信
号電荷量が少ないときはバイアス電荷を多く供給し、多
いときは少なく供給することがわかる。このとき、容量
１０からＣＴＤ１３への転送効率は（３）式と（７）式
より明らかなようにその許容値をクリアしている。よっ
て信号電荷量の多少にかかわらず、転送効率の劣化によ
る画質劣化はない。またＣＴＤのダイナミックレンジＤ
ＣＴＤは従来例に比べて（４１、（３１’、 （７）式
よりＱｃｒｎ（Ｖｂ）＋Ｑｓｙ、４Ｘ１”へ（Ｑｃｒｎ
（Ｖｂ） ＋ Ｑｃｒｎ（Ｖａ）＋ＱｓＭｘ ）たけ小
さくできる。
よって、その分ＣＴＤの電極面債ヲ縮少することができ
、したがってＣＴＤの駆動容量ＣＤＲＩ ＶＥを低減で
きる。そのため（６）式より明らかなように駆動電力を
低減することができる。
、したがってＣＴＤの駆動容量ＣＤＲＩ ＶＥを低減で
きる。そのため（６）式より明らかなように駆動電力を
低減することができる。
第１０図にセンサの出力部を示す。これはＦｌｏαｔｉ
ｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆ ｓｒである
。３１はル型５ｉ１３２はＰ型Ｓｉ、φ、はＣＴＤ駆動
電極、ＯＧは出力部電極、ＲＧはリセットゲート、 Ｒ
Ｄはリセ、ソトドレイン、 ＵＤは出力ソースホロアの
ドレイン、３３はリセットトランジスタ、３４はソース
ホロアのトランジスタ、Ｃｏｕｔは出力部容量、ＯＵＴ
は出力端子テアル。φ３、ＲＧＶＣハハルス’ｆｒ：、
ＯＧ、ＲＤ、ＵＤ ハＤＣ電圧をくわえる。第１１図
に、φ、、ＲＧに加えるパルスのタイミング図を示す。
ｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆ ｓｒである
。３１はル型５ｉ１３２はＰ型Ｓｉ、φ、はＣＴＤ駆動
電極、ＯＧは出力部電極、ＲＧはリセットゲート、 Ｒ
Ｄはリセ、ソトドレイン、 ＵＤは出力ソースホロアの
ドレイン、３３はリセットトランジスタ、３４はソース
ホロアのトランジスタ、Ｃｏｕｔは出力部容量、ＯＵＴ
は出力端子テアル。φ３、ＲＧＶＣハハルス’ｆｒ：、
ＯＧ、ＲＤ、ＵＤ ハＤＣ電圧をくわえる。第１１図
に、φ、、ＲＧに加えるパルスのタイミング図を示す。
時刻ｔ８で出力部容量の電位をトランジスタ５ｓ６ＲＧ
パルスによりオンしてＲ１）の電位にリセットする。時
刻ｔｇで信号電荷十バイアス電荷を出力部容量に転送し
て、その雷１位変動分をトランジスタ３４で検知する。
パルスによりオンしてＲ１）の電位にリセットする。時
刻ｔｇで信号電荷十バイアス電荷を出力部容量に転送し
て、その雷１位変動分をトランジスタ３４で検知する。
出力部容量Ｃｏｕｔの大きさはソースホロアの動作点の
関係で信号電荷＋バイアス電荷、つまシダイナミックレ
ンジの大きさに比例して大きくしなければならなり０一
方ＣＴＤの各部で発生する雑音のうちで、出力部で発生
するｋＴＣｏｔＬｔ雑音がもっとも大きなものである。
関係で信号電荷＋バイアス電荷、つまシダイナミックレ
ンジの大きさに比例して大きくしなければならなり０一
方ＣＴＤの各部で発生する雑音のうちで、出力部で発生
するｋＴＣｏｔＬｔ雑音がもっとも大きなものである。
ｋ７゛ＣｏＵＴ雑音とは、トランジスタ３３のオン抵抗
が発生する熱雑音によってＣ０ＵＴ上に発生する電荷の
ゆらきであり、これはｃｏｖｒの大きさに比例して太き
くなる。
が発生する熱雑音によってＣ０ＵＴ上に発生する電荷の
ゆらきであり、これはｃｏｖｒの大きさに比例して太き
くなる。
よって、ＣＴＤのダイナミ・ツクレンジ低減にともなう
出力部容量Ｃｏｕｒの低減により、ＣＴＤの低雑音化が
ｂ１能となる。たとえば、このタイプの素子では、−例
としてＱｗｘ＃ ０１ＰＣ＋ Ｑｃｒｎ（ＶａＪ＃ｏ、
ｏ １ＰＣ” 、 Ｑｃｒｎ（Ｖｂ）＃ｏ、１ＰＣ−ｃ
アル。コレニよしば本発明？実施すると、ダイナミッ
クレンジは、Ｉ９は１／２となる。よって駆動容量が１
７２となるため１、駆動電力は１．／２となり、またｋ
ＴＣｏＵＴ雑音も１／２となる。
出力部容量Ｃｏｕｒの低減により、ＣＴＤの低雑音化が
ｂ１能となる。たとえば、このタイプの素子では、−例
としてＱｗｘ＃ ０１ＰＣ＋ Ｑｃｒｎ（ＶａＪ＃ｏ、
ｏ １ＰＣ” 、 Ｑｃｒｎ（Ｖｂ）＃ｏ、１ＰＣ−ｃ
アル。コレニよしば本発明？実施すると、ダイナミッ
クレンジは、Ｉ９は１／２となる。よって駆動容量が１
７２となるため１、駆動電力は１．／２となり、またｋ
ＴＣｏＵＴ雑音も１／２となる。
以上まとめると、本発明によれば、画角の労作なしに、
ＣＴＤ駆動電力の低減、Ｃ’ＴＤの低雑音化が可能とな
る。
ＣＴＤ駆動電力の低減、Ｃ’ＴＤの低雑音化が可能とな
る。
本発明によれば、常に高画僧を保ぢうる、低消費′１４
ｉ：力、低雑音の固体撮像装僅を得ることができる。
ｉ：力、低雑音の固体撮像装僅を得ることができる。
第１図は、撮像装置の一構成例を示す図、第２〜４図は
、第１図の構成を討明する図、第５図は本発明の詳細な
説明する図、第６図は本発明の一冥施例を示す図、第７
〜１１図は本発明を説明するための図である。 １：フォトダイオード ２：垂直スイッチＭＯ５）ランジメタ ３：垂直走査回路 ４：垂直信号線５．６，７．８
：ゲートＭＯ５）ランラスタ９：擬似信号抑圧回路 １０：内部バイアスのための容量 １１：加速転送用インバータ １２：出力アンプ １３：ｃＴＤ１４：ＣＴＤの
入力部 １５ ： ＣＴＤ駆動電極１６：ゲートＪ
ｉＯ５）ランジスタ １７．１７’：信号！荷 １ａ１８’、 １８″：
バイアス電荷１９：ｃＴＤの蓄積容量 ２０：容量１
０の容量２１、２１’ ： ＣＴＤのダイナミックレン
ジ２２：結合部 ２３：画素部２４：ローパ
スフィルタ ２５：増幅器２６：クランプ回路 ２
７：プロセス回路２８：エンコーダ ２９：積分回路またはローパスフィルタ３０：増幅器
３１ニア１型５ｉ３２：Ｐ型Ｓｉ
ｔ、〜ｔ９：時間φ、、：ＣＴＤ駆動パルス φ１６：ゲートＭＯ５）ランジスタ駆動パルスＶａ、Ｖ
ｈ：電圧 Ｑｃｒｎ（Ｖａ） ｅ Ｑｃｒｎ（Ｖｈ） ：バイアス
電荷φ、〜φ、 ： ＣＴＤ駆動を極または駆動パルス
Ｉｓ、 ＩＧ ： ＣＴＤ入力部のゲート電極ＩＤ：Ｃ
ＴＤ入力部の拡散層または拡散層印加バル重 （［８ 第 ２ 図 第 ３ 図 五−〜１６ 第 ４ 図 （ａ） （ｂ） 第 Ｓ 図 （α）（ｂ） 第 ６ 図 ２ ζ−１ Ｌ旧 １” １−’ − 第 ｑ 図 第 ８ 図 ｖｂ４’ 第 ９ 図 第 １０ 図 第 １（図 小Ｖ ｌ’ １ １ −ｔ
、第１図の構成を討明する図、第５図は本発明の詳細な
説明する図、第６図は本発明の一冥施例を示す図、第７
〜１１図は本発明を説明するための図である。 １：フォトダイオード ２：垂直スイッチＭＯ５）ランジメタ ３：垂直走査回路 ４：垂直信号線５．６，７．８
：ゲートＭＯ５）ランラスタ９：擬似信号抑圧回路 １０：内部バイアスのための容量 １１：加速転送用インバータ １２：出力アンプ １３：ｃＴＤ１４：ＣＴＤの
入力部 １５ ： ＣＴＤ駆動電極１６：ゲートＪ
ｉＯ５）ランジスタ １７．１７’：信号！荷 １ａ１８’、 １８″：
バイアス電荷１９：ｃＴＤの蓄積容量 ２０：容量１
０の容量２１、２１’ ： ＣＴＤのダイナミックレン
ジ２２：結合部 ２３：画素部２４：ローパ
スフィルタ ２５：増幅器２６：クランプ回路 ２
７：プロセス回路２８：エンコーダ ２９：積分回路またはローパスフィルタ３０：増幅器
３１ニア１型５ｉ３２：Ｐ型Ｓｉ
ｔ、〜ｔ９：時間φ、、：ＣＴＤ駆動パルス φ１６：ゲートＭＯ５）ランジスタ駆動パルスＶａ、Ｖ
ｈ：電圧 Ｑｃｒｎ（Ｖａ） ｅ Ｑｃｒｎ（Ｖｈ） ：バイアス
電荷φ、〜φ、 ： ＣＴＤ駆動を極または駆動パルス
Ｉｓ、 ＩＧ ： ＣＴＤ入力部のゲート電極ＩＤ：Ｃ
ＴＤ入力部の拡散層または拡散層印加バル重 （［８ 第 ２ 図 第 ３ 図 五−〜１６ 第 ４ 図 （ａ） （ｂ） 第 Ｓ 図 （α）（ｂ） 第 ６ 図 ２ ζ−１ Ｌ旧 １” １−’ − 第 ｑ 図 第 ８ 図 ｖｂ４’ 第 ９ 図 第 １０ 図 第 １（図 小Ｖ ｌ’ １ １ −ｔ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 半導体基板上に２次元的に配列した複数の画素と
、該画素内で発生した信号電荷を垂直方向に送るだめの
複数の垂直信号線と、上記信号電荷を水平方向に転送す
る電荷転送部と、上記垂直信号線から上記電荷転送部に
上記信号電荷を転送するための結合部とからなる固体撮
像装置において、上記電荷転送部は、上記結合部から上
記電荷転送部に上記信号電荷を送る際のバイアスとなる
バイアス電荷が入力される入力部を有し、かつ上記電荷
転送素子入力される上記バイアス電荷の量が上記信号電
荷の飛に応じて制御されること全特徴とする固体撮像装
置。 ２、 上記バイアス電荷の量の制御を、上記電荷転送部
の出力部から出力された上記信号電荷を検出して行なう
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。 ３、 上記電荷転送部が３相駆動の電荷転送素子からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の固体撮像装置。 ４、 上記結合部が少なくとも上記垂直信号線と上記電
荷転送部の並列入力端間にそれぞれ接続された２個のゲ
ートと該２個のゲート間にその一端が接続された容量と
からなること全特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項。 又は第３項記載の固体撮像装置。 ５、 上記電荷転送部の出力部がフローティング・ディ
ヒユージョン型増幅器で構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215406A JPS59105778A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215406A JPS59105778A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59105778A true JPS59105778A (ja) | 1984-06-19 |
Family
ID=16671793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215406A Pending JPS59105778A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59105778A (ja) |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57215406A patent/JPS59105778A/ja active Pending
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