JPS59132162A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS59132162A
JPS59132162A JP58007011A JP701183A JPS59132162A JP S59132162 A JPS59132162 A JP S59132162A JP 58007011 A JP58007011 A JP 58007011A JP 701183 A JP701183 A JP 701183A JP S59132162 A JPS59132162 A JP S59132162A
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JP
Japan
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vertical
signal line
output
photoelectric conversion
vertical signal
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Pending
Application number
JP58007011A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Yamawaki
正雄 山脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP58007011A priority Critical patent/JPS59132162A/ja
Publication of JPS59132162A publication Critical patent/JPS59132162A/ja
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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
    • 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
    • H04N25/625—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of smear

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体撮像装置に関し、特にスミア成分を除去す
る回路構成に関するものである。
〔従来技術〕
一般に固体撮像装置は、解像度を上げるため500X5
00個程度の光電変換素子とその読出回路とを同一基板
上に集積している。このように高集積度で、構成素子に
欠陥の少ないものとしてMO8型集積回路を用いた固体
撮像装置が有利である。このような装置において、光電
変換素子にはフォトダイオード又はフォトトランジスタ
を用い、走査回路はスイッチジグ素子としてMOSスイ
ッチングトランジスタ(以下MO8TRと略す)を用い
て構成されている。
第1図は従来のMO8型固体撮像装置の構成図である。
図において、αυは水平走査回路、αのは垂直走査回路
、峙は水平読出MO8TR1α荀は出力信分線、QSは
マトリックス状に2次元的に配列された光電変換素子、
aeは垂直走査線、(17)は垂直MO8TR1α(至
)は光電変換素子(151の出力が垂直MO8TRaη
で選択され出力される垂直信号線、Hは垂直信・分線α
樽の浮遊容量、(イ)はビデオバイアス電源、(21)
はビデオ出力の負荷抵抗である。
第1図について動作を説明すると、先ず、垂直走査回路
α2によっである一つの垂直走査線αeが選択されると
、”その行に接続されて込る全ての垂直MOS T R
αηが導通状態となる。これによって光電変換素子αつ
に蓄積されていた光信号が各垂直信号線α樟に読み出さ
れる。この後、水平走査回路αυによシ選ばれた水平読
出MO8TR(13d;順次選択されて導通状態となシ
、各垂直信号線Q8まで読出されていた信号が順次出力
信号線(14)に読出される。このように走査して得ら
れる光電変換信号は、選ばれた垂直走査線(1G)毎に
水平走査回路αυの出方に同期して読み出される。そし
て、今選択された水平方向の読出しが終了した後、この
行は非選択状態となシ次に選択される迄光信号を蓄える
蓄積状態となる。ここで、ある一つの垂直走査線aeが
選ばれると、その行のすべての垂直MOS T R(1
7)は導通状態となシ、その行の光電変換素子a5の出
力がすべて各垂直信号線(18に読み出され、各垂直信
号線(1樽に接続される水平読出MO8TR(l(至)
が選択される迄、光信号は垂直信号線DIの浮遊容量(
19に蓄えられる(以下この蓄えられている時間を読出
蓄積期間と呼ぶ)。しかしながらこのとき、垂直MO8
TR(17)が非導通のときでも、光電変換素子α句の
出力が垂直MO8TR(lηのもれや他のところを経て
垂直信号線(I槌へ蓄えられて、スミアと称する擬似信
号が撮像画面に現れることがある。
第2図はスミアが発生した撮像画面を模擬的に示したも
ので、Qυは強い光が固体撮像素子α5に照射されてい
る明るい部分で、この上下の部分にうすくもれ又はにじ
みによるスミア成分C?3が現れる。
第3図はスミア成分が発生するメカニズムを示す図で、
MO8型固体撮像素子の一般的断面図を示している。C
31)はフィールド酸、化膜、03はフォトダイオード
a段と垂直MO8TRαυのソースを兼ねる拡散領域、
(ハ)は垂直走査線afilを兼ねる垂直MO8TR(
17)のゲー)、C34)は垂直信号線a樟に相当する
アルミ信号線、C35)はアルミ信号線C14)に接触
し垂直MO8TR(17>のドレインを形成する拡散領
域、(至)は基板である。
第3図において囚〜(DJで示されているところがスミ
ア発生のメカニズムと考えられている要因である。通常
の光電変換信号は(Elの経路で生成される。すなわち
、フォトダイオードを形成する拡散領域Ozに(E)の
経路で光が入射すると、ここで生成された電子(、)は
フォトダイオードを形成する拡散領域021と基板(至
)との接合界面に生じた空乏層で形成される接合容量に
蓄積される。
ところで、(A)で示したような基板深部にまで達する
光が入射して生成された電子(e)は、上記接合容量に
保護されず電子(e)の拡散点の範囲で垂直MO8TR
C1ηのドレインに相当する拡散領域(ト)に達するの
で、垂直MO8TR(17)が非選択の場合でも垂直信
号線Q8)に電子(e)が到達しスミアの原因となる。
又、(B)の経路で光が入射した場合、フィールド酸化
膜0])の下で生成した電子(、)が垂直MO8TRα
ηのドレインに相当する拡散領域09に達するので、(
A)の場合と同様にスミアの原因となる。又、(C)で
示した経路で光が入射した場合、光は垂直MO8TRa
ηのゲートとアルミ信号線(財)との間を反射しながら
基板(至)に達し、これによって生成された電子(e)
が垂直MO8TRαηのドレインに相当する拡散領域0
5)に達するので、この場合も(Alの場合と同様にス
ミアの原因となる。又、(D)で示した容量成分は、ア
ルミ信号線(財)とフォトダイオードを形成する拡散領
域Oaの重な多部分に寄生する容量であシ、電荷の充放
電をくシ返すディテクタの電位変動がこの容量成分を通
して垂直信号線時に誘起されスミアの原因となる。そし
て、垂直信号線a8はその出力を水平走査の一周期毎に
水平読出しMO8TR(13)を介して出力信号線Iに
出力しておシ、スミアは約60μ式の一水平走査周期、
(前述の読出蓄積期間)にわたシ垂直信号線0槌に蓄え
られている。
以上述べてきたように、スミアは非選択状態の垂直MO
8TRαυを介すことなく垂直信号線−の電位変動とし
て生じる擬似信号と考えることができる。又、スミアは
入射光の強度に依存し、第2図で示したように強い光が
当っているフォトダイオードと垂直信号線α樟を共有す
る方向(画面に対して垂直方向)に現われ、その入射光
の強度が強い場合著しく撮像画面の画質を劣化させ、固
体撮像装置の実用化を阻む最も大きな原因となるという
欠点があった。
〔発明の概要〕
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は固体撮像装置の光電変換出力にスミア成分が現われ
ないようにすることにある。
このような目的を達成するため本発明では、垂直信号線
に新しい光電変換出力を読出す直前に垂直信号線をリセ
ットするように構成したものである。
〔発明の実施例〕
第4図は本発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す配
線図である。図において、第1図と同一部分は同一符号
を用いて説明は省略する。01)は垂直信号線リセット
MO8TR1(42Fリセット信号線、(43は水平走
査線、(財)は水平走査回路で選択される水平走査Mo
5TR1(451はリセット電源(VR)テある0 第5図(、)〜(1)は第4図の装置における各部の波
形図である。図において、vt+ 、 Va+1 、 
Va+2  はn、n+1 、n+2行目の垂直走査回
路(12の出力波形、hm 、 hm+ I Hhm+
 2はm、m+1.m+2列目の水平走査回路の出力波
形である。又、h sm Hhsm+1゜hsm+2は
m 、m+1 、m+2列目の水平走査回路から出力さ
れ水平走査線に伝送される出力波形。
rm 、 rm+1 、7m+2はm 、 m+1 、
 m−)2  列目に水平走査回路から出力されるリセ
ット信号線の出力波形である。
以上のような構成においてその動作を説明すると、先ず
、垂直走査回路(Lりによって光電変換素子(151の
垂直方向n行目が選択され、水平走査回路αυのm列目
に走査が達しているとする。この時、m+2列目の垂直
信号線α梯に接続された垂直信号線リセットトランジス
タ(40が選択され、この垂直信号線眞がリセット電源
電圧(VR)に充電される(第5図(j)のrmの波形
)。これよシ前に、この垂直信号線α印はn−1行目の
垂直走査期間の光電信号読出時に光電信号によシ充電さ
れているが、前・述のようにスミア信号が約1水平走査
期間にわたシ垂直信号線(l咎に蓄積されている。
従ってrtl+2列目の垂直信号線α枠はm列目の水平
走査回路αυに走査が達した時点でリセット電源電圧(
VR)に再充電され、スミア成分の蓄積成分が除去され
ることになる。ここで、リセット電源電圧(VR)はビ
デオバイアス電圧に近い値に設定しておく。次に走査が
進みm+1列目の水平走査回路0υに走査が達すると、
m+2列目の水平走査線(43が選択される(第5図(
h)のhns+1の波形)゛にのとき、あらかじめ垂直
走査波形(、、)で選択されていたn行目垂直MO8T
Rαηとfi+2列目の水平走査MO8TR(44)が
導通状態となシ、n行m+2列目の光電変換素子の光信
号が垂直信号線a樟に読出される。さらに走査が進みm
+2列目の水平走査回路(1])に走査が達した時点で
、m+2列目の水平読出MO8TR(13)が選択され
(第5図(f)のhm+2 )、これが導通状態とな、
9n行m+2列目の光電変換素子(151の光信号が出
力信号線住4に読出される。
これまでの説明はn行m+2列の光電変換信号が読出さ
れる回路動作について説明したが、他の光電変換信号が
読出される時も同様で、例えばnをn十i、mを=+J
 (’ + jは任意の定数)とおきかえることによっ
て同様に説明できる。但し、1.2列目の光電変換信号
を読出すために、1列目の水平走査回路の前に2列分の
走査回路をつけておく必要がある。なお、上記実施例で
は、水平走査回路の動作で注目する所定の光電変換素子
列の2列前の走査時に垂直信号線をリセットし、1列前
の走査時に垂直信号線に光電変換信号を読出しているが
、リセット信号は2列以上前の走査時であってもよく、
又、光電変換信号の垂直信号線への読出しは1列以上前
の走査時であってもよい。
即ち、垂直信号線への読出しはリセット信号を出力する
次列以後の走査時であ扛ばどの列に読出してもよい。又
、上記実施例ではm列目の走査回路からの出力をhm 
、 hsm 、 rmとしているがこれら3つを1つの
走査回路出力で共用してもよい。又、上記実施例では、
hm 、 hsm 、 rmの出力信号を同一水平走査
回路から出力しているが同−素子力にお互いに同期して
動作する複数の水平走査回路をつくシ、各走査回路の出
力をhm 、 hsm 、 ymに割当てても同様の効
果を奏する。
又、リセット電源と光電変換素子から垂直信号線へ読出
す走査信号を水平走査回路から出力しているために回路
構成が容易となシ、かつ、余計な駆動パルスが不要であ
るため従来の駆動装置、信号処理装置が使用できる。
又、一般に固体撮像素子では2層アルミ配線プロセスを
使用しておシ、2層目を遮光膜のみの目的で使用してい
るが2層目のアルミ配線を水T走査線として使用すると
余分にアルミ配線に対するスペースをとることなく、は
とんど従来の画素寸法で使用可能となシ、光電変換素子
面積の割合を小さくすることなく回路を構成することが
できる。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように本発明によれば、光電変換信号
を垂直信号線に読出す直前に垂直信号線 ゛をリセット
するように構成したので、読出蓄積期間に垂直信号線に
蓄積されたスミア成分を除去す不ことができ、優れた撮
像画面を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMO8型固体撮像装置の構成図、第2図
はスミアが撮像画面に現れる様子を模擬的に示した図、
第3図はスミアが発生するメカニズムを説明するための
MO8型固体撮像装置の一般的な断面図、第4図はこの
発明の一実施例の構成を示す回路図、第5図は第4図の
動作を説明するだめの各部の波形図である。 αυ・・・・水平走査回路、α渇・・・・垂直走査回路
、αj・・・・水平読出MO8TR1α荀・・・・出力
信号線、aω・・・・光電変換素子、(161・・・・
垂直走査線、(L7)′−・・・垂直MOS T R,
α樽・・・・垂直信号線、(イ)・・・・ビデオバイア
ス電源、(41)・・・・垂直信号線リセットトランジ
スタ、G12+・・・・リセット信号線、(49・・・
・水平走査線、(44)・・・・水平走査MO8TR,
(451・・・・リセット電源。 代 理 人    葛  野  信  −特許庁長官殿 1.事件の表示   特願昭 58−07011号2、
発明の名称 固体撮像装置 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 5、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 ′(2)図 面 6、補正の内容 (1:  明細書第4頁第14行r (21) Jを「
(ハ)」と補正する。 (2)図面第2図を別紙の通り補正する。 以  上 第2図 −305−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に2次元的に配設して構成された複数個の
    光電変換素子と、との光電変換素子を順次走査してその
    光電変換出力を読出す垂直走査回路及び水平走査回路と
    、前記垂直走査回路の出力で選択される垂直走査線と、
    この垂直走査線の出力によシ選択されるMOSスイッチ
    ングトランジスタと、前記水平走査回路の出力で選択さ
    れる水平走査線と、この水平走査線の出力によシ選択さ
    れるMO′Sスイッチングトランジスタと、前記光電変
    換素子の出力信号を読出すための垂直信号線と、この垂
    直信号線の出力を出力信号線に読出すだめの水平読出M
    OSスイッチングトランジスタと、リセット電源と、こ
    のリセット電源の電圧を垂直信号線に供給するMOSス
    イッチングトランジスタとから構成され、前記リセット
    電源の電圧を光電変換素子の光電変換出力が垂直信号線
    に読出される直前に垂直信号線に与えてリセットするよ
    うに構成したことを特徴とする固体撮像装置。
JP58007011A 1983-01-17 1983-01-17 固体撮像装置 Pending JPS59132162A (ja)

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JPS59132162A true JPS59132162A (ja) 1984-07-30

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JP (1) JPS59132162A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6292588A (ja) * 1985-10-17 1987-04-28 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS62120785A (ja) * 1985-11-21 1987-06-02 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS63266872A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Hitachi Ltd 固体撮像装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6292588A (ja) * 1985-10-17 1987-04-28 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS62120785A (ja) * 1985-11-21 1987-06-02 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS63266872A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Hitachi Ltd 固体撮像装置

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