JPS604380A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS604380A JPS604380A JP58113078A JP11307883A JPS604380A JP S604380 A JPS604380 A JP S604380A JP 58113078 A JP58113078 A JP 58113078A JP 11307883 A JP11307883 A JP 11307883A JP S604380 A JPS604380 A JP S604380A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- electrode
- time
- potential
- vertical transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
Landscapes
- 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、インターライン電荷結合素子型同体撮像素子
(以後IL−CODと略す)を用いた固体撮像装置に関
するものである。
(以後IL−CODと略す)を用いた固体撮像装置に関
するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、新しい撮像デバイメとして固体撮像素子の研究開
発が活発に行われ、急速に実用化の域に達しつつある。
発が活発に行われ、急速に実用化の域に達しつつある。
固体撮像素子を用いたテレビカメラは従来の撮像管方式
のテレビカメラに比べて、長昇命、堅牢性に富む、焼き
付きがない、取扱いが容易である等多くの特徴を有する
。
のテレビカメラに比べて、長昇命、堅牢性に富む、焼き
付きがない、取扱いが容易である等多くの特徴を有する
。
固体撮像素子にはアレイ状に配置された光電変換素子か
らの信号電荷を、転送により得るCCD型垂直及び水平
方向に配置されたシフトレジスタから出力される走査パ
ルスにより光電変換素子の位置をアドレスして信号を読
み出す1vlO8型等多くの方式がある。その中でテレ
ビカメラとしての固体撮像素子は感度、疑似信号等の諸
性能を考慮すると、インターラインCCD型固体撮像素
子工L−CCDが最も有利であると考えられる。
らの信号電荷を、転送により得るCCD型垂直及び水平
方向に配置されたシフトレジスタから出力される走査パ
ルスにより光電変換素子の位置をアドレスして信号を読
み出す1vlO8型等多くの方式がある。その中でテレ
ビカメラとしての固体撮像素子は感度、疑似信号等の諸
性能を考慮すると、インターラインCCD型固体撮像素
子工L−CCDが最も有利であると考えられる。
以下、IL−CODの構成、動作を第1図〜第4図を用
いて説明する。
いて説明する。
第1図において1は光電変換素子としてのフォトダイオ
ード、2は垂直転送レジスタであり、この垂直転送レジ
スタは、垂直転送ゲート3,4゜5.6により構成され
ている。7は信号読み出しゲートであり等制約に垂直転
送ゲート3および6と共通となっている。8は垂直転送
パルスの供給端子である。9は水平転送レジスタであり
、この水平転送レジスタは水平転送ゲート10,11に
より構成されている。12は水平転送パルスの供給端子
である013は電荷検出部であり、転送されてきた信号
電荷を信号電圧に変換する。電荷検出部13 ハA 常
フローティングディフィージョンアンプ(Floati
ng Diffusion Amplifier)で構
成されている。14は信号出力端子である。以上の如き
構成のIL−CODの動作を次に説明する0 フォトダイオード1は被写体よりの入射光な光電変換し
、信号電荷を得る0光電変換により得られた信号電荷は
、信号読み出しゲート7を介して垂直転送レジスタ2を
構成する垂直転送ゲートへ読み込捷れた後、垂直転送パ
ルス供給端子8より供給された垂直転送パルスにより、
水平転送レジスタ9の方向へ順次転送され、1水平ライ
ン毎に水平転送レジスタ9に転送される。水平転送レジ
スタへ読み込まれた信号電荷は、水平転送パルス供給端
子12から供給される水平転送パルスにより、電荷検出
部13へ順次転送され、電荷検出部13により電圧に変
換され、信号出力端子14から点順次信号として得られ
る。前記の如き方法により得られた点順次信号を電気回
路により信号処理する事によりテレビジョン信号を得る
。
ード、2は垂直転送レジスタであり、この垂直転送レジ
スタは、垂直転送ゲート3,4゜5.6により構成され
ている。7は信号読み出しゲートであり等制約に垂直転
送ゲート3および6と共通となっている。8は垂直転送
パルスの供給端子である。9は水平転送レジスタであり
、この水平転送レジスタは水平転送ゲート10,11に
より構成されている。12は水平転送パルスの供給端子
である013は電荷検出部であり、転送されてきた信号
電荷を信号電圧に変換する。電荷検出部13 ハA 常
フローティングディフィージョンアンプ(Floati
ng Diffusion Amplifier)で構
成されている。14は信号出力端子である。以上の如き
構成のIL−CODの動作を次に説明する0 フォトダイオード1は被写体よりの入射光な光電変換し
、信号電荷を得る0光電変換により得られた信号電荷は
、信号読み出しゲート7を介して垂直転送レジスタ2を
構成する垂直転送ゲートへ読み込捷れた後、垂直転送パ
ルス供給端子8より供給された垂直転送パルスにより、
水平転送レジスタ9の方向へ順次転送され、1水平ライ
ン毎に水平転送レジスタ9に転送される。水平転送レジ
スタへ読み込まれた信号電荷は、水平転送パルス供給端
子12から供給される水平転送パルスにより、電荷検出
部13へ順次転送され、電荷検出部13により電圧に変
換され、信号出力端子14から点順次信号として得られ
る。前記の如き方法により得られた点順次信号を電気回
路により信号処理する事によりテレビジョン信号を得る
。
第2図に前記のIL−CODの受光部の平面図を示す。
第2図において、第1図と同一の機能ケ有する部分には
同一の番号を付している。第2図において、1はフォト
ダイオード、2は垂直転送レジスタ、3〜6は垂直転送
ゲートであり、前記直値転送レジスタは4相CCD構成
としている。
同一の番号を付している。第2図において、1はフォト
ダイオード、2は垂直転送レジスタ、3〜6は垂直転送
ゲートであり、前記直値転送レジスタは4相CCD構成
としている。
3はφV3.4はφV4.5はφV1..6はφV2
である。7は信号読み出しゲートであり、前記信号読み
出しゲート7はフォトダイオード1に対応して垂直転送
ゲート6.4すなわちφV2?φv4の下方に設けられ
ている。16は水平方向に画素を分離するためのチャン
ネルストッパーである(実際は読み出しゲート部以外の
フォトダイオード周辺にも設置されている。) 次に、垂直転送段、フォトダイオード、信号読み出しゲ
ート等の関係を第3図a、bを用いて説明する。
である。7は信号読み出しゲートであり、前記信号読み
出しゲート7はフォトダイオード1に対応して垂直転送
ゲート6.4すなわちφV2?φv4の下方に設けられ
ている。16は水平方向に画素を分離するためのチャン
ネルストッパーである(実際は読み出しゲート部以外の
フォトダイオード周辺にも設置されている。) 次に、垂直転送段、フォトダイオード、信号読み出しゲ
ート等の関係を第3図a、bを用いて説明する。
第3図は第2図に示したA −A倍μの断面図である。
第3図aにおいて、第1図、第2図と同一の機能を有す
る部分には同一の番号を付している。
る部分には同一の番号を付している。
第3図aにおいて、固体撮像素子はn型基板16上に2
層17をエピタキシャル成長させた上に、n+層1を設
けてPN接合によるフォトダイオードを構成している。
層17をエピタキシャル成長させた上に、n+層1を設
けてPN接合によるフォトダイオードを構成している。
6は垂直転送ゲートであり、前記垂直転送ゲートはn一
層18、p+層7の上方に配置されている。7は信号読
み出しゲートであり、18のn一層と17のp層との接
合部で埋込みチャンネル型COD即ち垂直転送レジスタ
2が構成されている。19はフォトダイオード部1以外
の部分に被写体よりの入射光が照射されてスメア等疑似
信号が発生するのを防ぐための遮光用アルミ配線である
。ここで、基板16とエピタキシャル層170間には電
源2oにより逆バイアス電圧が印加されている。また1
、7,8.13の介拡散層と転送電極6の間は酸化シ
リコンSi○221で絶縁されており、また素子の表面
はリンガラスPSG22で覆って保護している。第3図
すは第3図aの各部のポテンシャルの概要を示す図であ
る。第3図すにおいて実線のポテンシャル図は垂直転送
時のポテンシャル図である。チャンネルストッパー領域
15のポテンシャルは常に一定である。フォトダイオー
ド部1のポテンシャルはダーク状態のポテンシャル■A
から入射光を受けて、信号電荷が満杯になった時のポテ
ンシャルVBまでの間の値をとる。垂直転送段18のポ
テンシャルは、垂直転送ゲート6に垂直転送パルスが印
加されない時のポテンシャルVcと垂直転送パルスが印
加された時のポテンシャルVDの間の値にとる。捷た信
号読み出しゲート7のポテンシャルは、垂直転送パルス
が垂直転送パルスが垂直転送ゲート6に印加されない時
のポテンシャル■Eと印加された時のポテンシャル■F
の間の値ヲトる。
層18、p+層7の上方に配置されている。7は信号読
み出しゲートであり、18のn一層と17のp層との接
合部で埋込みチャンネル型COD即ち垂直転送レジスタ
2が構成されている。19はフォトダイオード部1以外
の部分に被写体よりの入射光が照射されてスメア等疑似
信号が発生するのを防ぐための遮光用アルミ配線である
。ここで、基板16とエピタキシャル層170間には電
源2oにより逆バイアス電圧が印加されている。また1
、7,8.13の介拡散層と転送電極6の間は酸化シ
リコンSi○221で絶縁されており、また素子の表面
はリンガラスPSG22で覆って保護している。第3図
すは第3図aの各部のポテンシャルの概要を示す図であ
る。第3図すにおいて実線のポテンシャル図は垂直転送
時のポテンシャル図である。チャンネルストッパー領域
15のポテンシャルは常に一定である。フォトダイオー
ド部1のポテンシャルはダーク状態のポテンシャル■A
から入射光を受けて、信号電荷が満杯になった時のポテ
ンシャルVBまでの間の値をとる。垂直転送段18のポ
テンシャルは、垂直転送ゲート6に垂直転送パルスが印
加されない時のポテンシャルVcと垂直転送パルスが印
加された時のポテンシャルVDの間の値にとる。捷た信
号読み出しゲート7のポテンシャルは、垂直転送パルス
が垂直転送パルスが垂直転送ゲート6に印加されない時
のポテンシャル■Eと印加された時のポテンシャル■F
の間の値ヲトる。
垂直転送段18における信号電荷はポテンシャルvcと
VDの間を転送される。
VDの間を転送される。
次にフォトダイオード1の信号電荷を垂直転送段18に
読み込む際のポテンシャルを説明する。
読み込む際のポテンシャルを説明する。
信号電荷を垂直転送段18に読み込むには、垂直帰線期
間中に信号読み出しパルスを垂直転送ゲート6に印加す
る。垂直転送パルスよりも十分大きい信号読み出しパル
スを垂直転送ゲート6に印加すれば、信号読み出しゲー
ト7及び垂直転送段18のポテンシャルは第3図すの破
線で示した電位となる。すなわち、信号読み出しゲート
のポテンシャルはVG 、垂直転送段18のポテンシャ
ルはvHとなり、フォトダイオード1に蓄積された信号
電荷は信号読み出しパルスが印加されている期間中のみ
垂直転送段18へ読み出される。前記の如き構成のI
L−ccDK第4図に示す垂直転送パルスφv1〜φv
4を第1図に示す垂直転送パルス供給端子8より供給す
れは、第1フイールドにおいては、信号読み出しゲート
とφv2が共通となった水平ラインのフォトダイオード
の信号電荷を読み出す。第2フイールドにおいては、信
号読み出しゲートとφ■4が共通となった水平ラインの
フォトダイオードの信号をだCみ出す。したか−〕て、
信号出力端子14から得られた信号電圧を電気回路で信
号処理を行えば2:1インターレース走査の行われたテ
レビジョン信号を得る事かできる。ここで第4図に示し
た垂直転送パルスのうち、φv2に示したA、φ■4
に示したBのパルスは信号読み出しパルスである。
間中に信号読み出しパルスを垂直転送ゲート6に印加す
る。垂直転送パルスよりも十分大きい信号読み出しパル
スを垂直転送ゲート6に印加すれば、信号読み出しゲー
ト7及び垂直転送段18のポテンシャルは第3図すの破
線で示した電位となる。すなわち、信号読み出しゲート
のポテンシャルはVG 、垂直転送段18のポテンシャ
ルはvHとなり、フォトダイオード1に蓄積された信号
電荷は信号読み出しパルスが印加されている期間中のみ
垂直転送段18へ読み出される。前記の如き構成のI
L−ccDK第4図に示す垂直転送パルスφv1〜φv
4を第1図に示す垂直転送パルス供給端子8より供給す
れは、第1フイールドにおいては、信号読み出しゲート
とφv2が共通となった水平ラインのフォトダイオード
の信号電荷を読み出す。第2フイールドにおいては、信
号読み出しゲートとφ■4が共通となった水平ラインの
フォトダイオードの信号をだCみ出す。したか−〕て、
信号出力端子14から得られた信号電圧を電気回路で信
号処理を行えば2:1インターレース走査の行われたテ
レビジョン信号を得る事かできる。ここで第4図に示し
た垂直転送パルスのうち、φv2に示したA、φ■4
に示したBのパルスは信号読み出しパルスである。
ところが、以上説明した垂直転送パルスの関係を持たせ
て2:1インターレース走査を行った場合に2つの問題
点が生じる。
て2:1インターレース走査を行った場合に2つの問題
点が生じる。
第1の問題点は残像の発生である。前記残像の発生原因
は、第4図から明らかなようにフォトダイオードへの信
号電荷の蓄積時間は、2フィールド期間であるが、信号
電荷の読み出しは1フイールド毎に行われるためである
。したがって撮像中にテレビカメラヲハンした場合など
にば1フイード後の信号電荷が読み出される残像が発生
し、画像のエツジ部が二重に見える。
は、第4図から明らかなようにフォトダイオードへの信
号電荷の蓄積時間は、2フィールド期間であるが、信号
電荷の読み出しは1フイールド毎に行われるためである
。したがって撮像中にテレビカメラヲハンした場合など
にば1フイード後の信号電荷が読み出される残像が発生
し、画像のエツジ部が二重に見える。
第2の問題点は、インタレースフリッカ−の発生である
。ビジコン等一般的な撮像管においてはその走査ビーム
のビームは、はぼ円形であり、しかも、走査ビーム径が
本来の走査線幅 第5図に示すように走査ビーム30が両フィールド分に
!f、たがって走査する。(実際の走査ビームはもっと
大きく電子密度はビーム中心に対してガウス分布してい
る。)したがって走査線相互の境界はボケでいる。すな
わち、垂直方向のMTFは垂直線数以下となっている。
。ビジコン等一般的な撮像管においてはその走査ビーム
のビームは、はぼ円形であり、しかも、走査ビーム径が
本来の走査線幅 第5図に示すように走査ビーム30が両フィールド分に
!f、たがって走査する。(実際の走査ビームはもっと
大きく電子密度はビーム中心に対してガウス分布してい
る。)したがって走査線相互の境界はボケでいる。すな
わち、垂直方向のMTFは垂直線数以下となっている。
しかしながら、固体撮像素子の場合には第2図に示した
ようにフォトダイオード1が完全に分散、して配置され
ているため撮像管のように走査線相互の境界がボケる事
はない。す々ゎち垂直方向のMTFは垂直走査線数近く
でもほとんど低下しない。したがって垂直方向に輝度信
号が大きく変化した垂直相関の無い被写体像を撮像しモ
ニターTVで見ると前記、垂直相関の無い被写体WB分
ではフィールド毎に信号が大きく変化するために、垂直
エツジ部では見かけ上フリッカ−となって現われ、落ち
着きのない画、質となる。
ようにフォトダイオード1が完全に分散、して配置され
ているため撮像管のように走査線相互の境界がボケる事
はない。す々ゎち垂直方向のMTFは垂直走査線数近く
でもほとんど低下しない。したがって垂直方向に輝度信
号が大きく変化した垂直相関の無い被写体像を撮像しモ
ニターTVで見ると前記、垂直相関の無い被写体WB分
ではフィールド毎に信号が大きく変化するために、垂直
エツジ部では見かけ上フリッカ−となって現われ、落ち
着きのない画、質となる。
したがって、前記の欠点を解決する方法と17でフォト
ダイオードへの信号電荷の蓄積期間を1フィールド期間
とし、信号読み出しをフィールド毎とする事により残像
の発生を無くし、また垂直方向に隣接する2つの水平ラ
インのフォトダイオードの信号電荷を混合して読み出し
フィルド毎に1ラインずらす事によりフォトダイオード
の見かけ上の開口率を大きくし、すなわち撮像管の走査
線と電子ビームの関係の如さにしてインターレースフリ
ッカ−も発生しないI L−CODの1駆動方法が提案
されている。
ダイオードへの信号電荷の蓄積期間を1フィールド期間
とし、信号読み出しをフィールド毎とする事により残像
の発生を無くし、また垂直方向に隣接する2つの水平ラ
インのフォトダイオードの信号電荷を混合して読み出し
フィルド毎に1ラインずらす事によりフォトダイオード
の見かけ上の開口率を大きくし、すなわち撮像管の走査
線と電子ビームの関係の如さにしてインターレースフリ
ッカ−も発生しないI L−CODの1駆動方法が提案
されている。
次に前記のIL−COD駆動方法による固体撮像装置の
従来例を第6図、第7図を用いて説明する。
従来例を第6図、第7図を用いて説明する。
第6図は従来例におけるIL−CODの垂直転送パルス
である。。φV1φ■4 は第4図に示したフレーム読
み出しの垂直転送パルスと同一であるが、φV21φ■
4は第1.第2フィールド共に信号読み出しパルスを設
けている。第6図に示す垂直転送パルスを第1図に示す
IL−CODの垂直転送パルス供給端子8のφV1φ■
4 供給端子に印加した時の垂直転送段を構成する。垂
直転送ゲートφV1(23)→V4(26)におけるポ
テンシャルの概要を第7図に示す。
である。。φV1φ■4 は第4図に示したフレーム読
み出しの垂直転送パルスと同一であるが、φV21φ■
4は第1.第2フィールド共に信号読み出しパルスを設
けている。第6図に示す垂直転送パルスを第1図に示す
IL−CODの垂直転送パルス供給端子8のφV1φ■
4 供給端子に印加した時の垂直転送段を構成する。垂
直転送ゲートφV1(23)→V4(26)におけるポ
テンシャルの概要を第7図に示す。
第7図は第2図に示したB−B’断面のポテンシャルを
示し、各ポテンシャル図は第6図に示したt1〜t2゜
の各時間におけるものである。ここで、フォトダイオー
ドから垂直転送段への信号読み込みのメカニズムは第3
図を用いて説明したので省略する。1だポテンシャルの
説明に不必要な遮光用アルミ配線や表面保護膜(psc
i)等は省略している。
示し、各ポテンシャル図は第6図に示したt1〜t2゜
の各時間におけるものである。ここで、フォトダイオー
ドから垂直転送段への信号読み込みのメカニズムは第3
図を用いて説明したので省略する。1だポテンシャルの
説明に不必要な遮光用アルミ配線や表面保護膜(psc
i)等は省略している。
第7図において8は垂直転送パルス供給端子、18は垂
直転送段を構成するn−拡散層、23はφ■1電極24
はφ■2電極、26ばφ■3電極、26はφv4電極、
21は拡散層とφv1〜φ■4電極を分離する絶縁層S
iO2である。
直転送段を構成するn−拡散層、23はφ■1電極24
はφ■2電極、26ばφ■3電極、26はφv4電極、
21は拡散層とφv1〜φ■4電極を分離する絶縁層S
iO2である。
次に垂直転送パルスφ■1−→■4 を垂直駆動パルス
供給端子8に印加したときの動作を第7図にもとづいて
説明する。
供給端子8に印加したときの動作を第7図にもとづいて
説明する。
まず、第6図における第1フイールドの垂直帰線期間中
のtl におけるポテンシャルは第7図aのtl に示
す形となるがこの時には信号電荷は存在しない。第7図
においてポテンシャルを示す図の中でバリアとして示し
たものは、固体撮像素子の製造過程において、垂直転送
電極等を形成する時にマスク合せのズレやn″″層の拡
散過程等において発生するものであり、本従来例ではφ
■1電極とφv2電極の接合部でバリアが発生したもの
としている。このポテンシャルバリアはφ■電極に電圧
が印加されポテンシャルが高くなっている部分ではフリ
ンジ効果等で無視できるため第7図におけるポテンシャ
ル図では、φv1.φ■2電極の双方又は一方に’j’
l’y圧が印加された場合では図示していない。尚前記
バリアは固体撮像素子の製造が完全に理想的に行われれ
ば発生しないが、現在の半導体ICプロセス技術ではマ
スク合せ精度等に限界があり殆んど発生する。次に時間
t2 におけるポテンシャルは第7図aのt2に示す形
となる。すなわち信号読み出しパルス電極φv2に印加
する事により第2図に示したPDl、PD3の信号電荷
Q1.Q3(この場合の信号電荷は電子である)をφv
2電極下のパケットに読み込む。(ここでフォトダイオ
ードからφV電極下のパケットに読み込むメカニズムは
第3図で説明したので省略する)。
のtl におけるポテンシャルは第7図aのtl に示
す形となるがこの時には信号電荷は存在しない。第7図
においてポテンシャルを示す図の中でバリアとして示し
たものは、固体撮像素子の製造過程において、垂直転送
電極等を形成する時にマスク合せのズレやn″″層の拡
散過程等において発生するものであり、本従来例ではφ
■1電極とφv2電極の接合部でバリアが発生したもの
としている。このポテンシャルバリアはφ■電極に電圧
が印加されポテンシャルが高くなっている部分ではフリ
ンジ効果等で無視できるため第7図におけるポテンシャ
ル図では、φv1.φ■2電極の双方又は一方に’j’
l’y圧が印加された場合では図示していない。尚前記
バリアは固体撮像素子の製造が完全に理想的に行われれ
ば発生しないが、現在の半導体ICプロセス技術ではマ
スク合せ精度等に限界があり殆んど発生する。次に時間
t2 におけるポテンシャルは第7図aのt2に示す形
となる。すなわち信号読み出しパルス電極φv2に印加
する事により第2図に示したPDl、PD3の信号電荷
Q1.Q3(この場合の信号電荷は電子である)をφv
2電極下のパケットに読み込む。(ここでフォトダイオ
ードからφV電極下のパケットに読み込むメカニズムは
第3図で説明したので省略する)。
次に時間t3におけるポテンシャルは第7図のt に示
す形となる。この時φ■2電極下の電荷はφ■2.$v
3電極下に拡散され更にφ■2電極下のポテンシャルが
t の状態からt3の状態へ大きく変化するためt3に
示した矢印イの方向のベクトルが電荷に与えられ、その
結果信号電荷Q1の一部はφv4電極下に押し込まれる
。次に時間t4になるとφV3 tφv4電極に電圧が
印加されるため、ポテンシャルは第7図のt4に示す形
となる。すなわちt3のポテンシャル状態から電荷転送
方向に1電極分だけ転送した状態となるため、信号電荷
Q1はφV3?φ■4電極下のパケットに集まる。時間
t におけるポテンシャルは第7図のt5に示す形とな
り、第2図に示したPD2 、PD4の信号電荷02.
Q4がφv4電極下に読み込まれる。この時信号電荷Q
1.Q2は混在するが説明の便*−):図のように分離
している一部に時間t6におけるポテンシャルは第7図
のt に示す形となるがφV4電極下のポテンシャルが
t6 の状態からt6の状態へ大きく変化するためt6
に示した矢印口の方向のベクトルが電荷に与えられ、
その結果信号電荷Q1.Q3の一部はφ■2電極下に押
し込まれる。
す形となる。この時φ■2電極下の電荷はφ■2.$v
3電極下に拡散され更にφ■2電極下のポテンシャルが
t の状態からt3の状態へ大きく変化するためt3に
示した矢印イの方向のベクトルが電荷に与えられ、その
結果信号電荷Q1の一部はφv4電極下に押し込まれる
。次に時間t4になるとφV3 tφv4電極に電圧が
印加されるため、ポテンシャルは第7図のt4に示す形
となる。すなわちt3のポテンシャル状態から電荷転送
方向に1電極分だけ転送した状態となるため、信号電荷
Q1はφV3?φ■4電極下のパケットに集まる。時間
t におけるポテンシャルは第7図のt5に示す形とな
り、第2図に示したPD2 、PD4の信号電荷02.
Q4がφv4電極下に読み込まれる。この時信号電荷Q
1.Q2は混在するが説明の便*−):図のように分離
している一部に時間t6におけるポテンシャルは第7図
のt に示す形となるがφV4電極下のポテンシャルが
t6 の状態からt6の状態へ大きく変化するためt6
に示した矢印口の方向のベクトルが電荷に与えられ、
その結果信号電荷Q1.Q3の一部はφ■2電極下に押
し込まれる。
この時φ■1.φ■2 電極接合面においてはバリアが
存在するため信号電荷はφv1電極下まで移動する事は
ない。
存在するため信号電荷はφv1電極下まで移動する事は
ない。
次に時間t7になるとφV21〜3電極に電圧が印加さ
れるため、時間t6の状態から第7図すに示すように電
荷転送方向と逆の方向に1電極分だけ転送した状態とな
り、信号電荷Q、 、Q2ばφV2゜φV3電極下に集
せる。この状態から時間t8〜t1゜に示すように電荷
転送方向に向って電極1個分つつ転送する。
れるため、時間t6の状態から第7図すに示すように電
荷転送方向と逆の方向に1電極分だけ転送した状態とな
り、信号電荷Q、 、Q2ばφV2゜φV3電極下に集
せる。この状態から時間t8〜t1゜に示すように電荷
転送方向に向って電極1個分つつ転送する。
次に第2フイールドにおける動作全説明する。
第2フイールドにおける垂直帰線期間中の111゜t1
2におけるポテンシャルは第7図Cの’11t12とな
るその動作は第1フイールド同一であるので説明は省略
する。時間t13においてはφV4電極下のポテンシャ
ルはt12の状態からt13の状態−犬きく変化するた
めt13に示した矢印イの方向の−りl・ルが電荷に与
えられるが、φv1.φ■2接合部におけるバリアが存
在するため信号電荷がφv2電極下へ移動する事は無い
○時間t14では時間t13から進行方向へ電極1個分
の転送が行われる。次に時間t15においてφV2電極
下のパケットへ信号電荷Q1.Q3を読み込む。次に時
間t16におけるポテンシャルは第7図Cのt16に示
す形となるが、φV2電極下のポテンシャルがt15の
状態がらt16の状態へ大きく変化するため矢印口の方
向のベクトルが信号電荷に与えられ、その結果信号電荷
の一部ばφV4電極下に押し込まれる。次に時間t1□
においては、φV2電極下のポテンシャルか下かり、φ
V4電極下のポテンシャルが上がるためハに示すベクト
ルが信号電荷に与えられるため、t16においてφV4
電極下にあった信号電荷はt47では第7図dに示すよ
うにφV3電極下に移動する。次に時間t18になると
φ■1.φv2電極に電圧か印加されt18に示すポテ
ンシャルとなるか、この時にばt1□においてφV41
φv1電極下に存在した信号電荷ばt18てばφV1.
φ■2 電極下に転送されるかt1□においてφV3電
極下にあった信号電荷(はt18においても移動せずに
その捷1存在する。次に時間t1゜になるとφV2?φ
■3電極に電圧が印加されるため時間t18でφV3
電極下に存在する電荷とφV2電極下に存在する電荷が
混合される。以下時間t2゜から順次信号電荷転送方向
に転送され信号電荷として読み出される。
2におけるポテンシャルは第7図Cの’11t12とな
るその動作は第1フイールド同一であるので説明は省略
する。時間t13においてはφV4電極下のポテンシャ
ルはt12の状態からt13の状態−犬きく変化するた
めt13に示した矢印イの方向の−りl・ルが電荷に与
えられるが、φv1.φ■2接合部におけるバリアが存
在するため信号電荷がφv2電極下へ移動する事は無い
○時間t14では時間t13から進行方向へ電極1個分
の転送が行われる。次に時間t15においてφV2電極
下のパケットへ信号電荷Q1.Q3を読み込む。次に時
間t16におけるポテンシャルは第7図Cのt16に示
す形となるが、φV2電極下のポテンシャルがt15の
状態がらt16の状態へ大きく変化するため矢印口の方
向のベクトルが信号電荷に与えられ、その結果信号電荷
の一部ばφV4電極下に押し込まれる。次に時間t1□
においては、φV2電極下のポテンシャルか下かり、φ
V4電極下のポテンシャルが上がるためハに示すベクト
ルが信号電荷に与えられるため、t16においてφV4
電極下にあった信号電荷はt47では第7図dに示すよ
うにφV3電極下に移動する。次に時間t18になると
φ■1.φv2電極に電圧か印加されt18に示すポテ
ンシャルとなるか、この時にばt1□においてφV41
φv1電極下に存在した信号電荷ばt18てばφV1.
φ■2 電極下に転送されるかt1□においてφV3電
極下にあった信号電荷(はt18においても移動せずに
その捷1存在する。次に時間t1゜になるとφV2?φ
■3電極に電圧が印加されるため時間t18でφV3
電極下に存在する電荷とφV2電極下に存在する電荷が
混合される。以下時間t2゜から順次信号電荷転送方向
に転送され信号電荷として読み出される。
ところが、第7図のtlo、t2oから明らかなように
信号電荷の混合は第1第2フイールドとも殆んど同一の
信号成分となっている。
信号電荷の混合は第1第2フイールドとも殆んど同一の
信号成分となっている。
したがって本従来例においては、フォトダイオードへの
信号電荷の蓄積時間は1フィールド期間であり、信号電
荷の読み出しは1フィールド毎であるため残像の発生は
無いがしかし前述の如く、第1.第2フィールド共に同
一のフォトダイオード信号を混合して読み出すために等
測的に垂直方向の画素数が工となってし甘う。更に第1
.第2フィールド共に殆んど同一の信号成分であるため
、垂直方向に輝度信号が変化した被写体を撮像しモニタ
ーTVで見ると、前記輝度信号が垂直方向に変化した垂
直エツジ部において、ジ1.ターとなって現れ落ち着き
のない画質となる。
信号電荷の蓄積時間は1フィールド期間であり、信号電
荷の読み出しは1フィールド毎であるため残像の発生は
無いがしかし前述の如く、第1.第2フィールド共に同
一のフォトダイオード信号を混合して読み出すために等
測的に垂直方向の画素数が工となってし甘う。更に第1
.第2フィールド共に殆んど同一の信号成分であるため
、垂直方向に輝度信号が変化した被写体を撮像しモニタ
ーTVで見ると、前記輝度信号が垂直方向に変化した垂
直エツジ部において、ジ1.ターとなって現れ落ち着き
のない画質となる。
それ由、前述のIL−CODの駆動は初期の目的を達し
ていない。
ていない。
発明の目的
本発明は上記従来の問題点を解決1〜、残像が無く、イ
ンターレークフリッカ−も無く、シかも垂直方向の解像
度の劣化も殆んと無い固体撮像装置を提供するものであ
る。
ンターレークフリッカ−も無く、シかも垂直方向の解像
度の劣化も殆んと無い固体撮像装置を提供するものであ
る。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明は、光電変換素子に対応
して配置された信号読み出しケートと、垂直転送レジス
フを構成する転送ゲ−1・のうち所定の転送ゲートとを
各々等価的に共通接続とした固体撮像装置において、前
記光電変換素子から垂直転送レジスフへ信号電荷を読み
込む際に、フィールド毎に、読み出しゲートの接続され
ていない垂直転送ゲートにも同時に電圧を印加し、その
後、一部の転送ゲートの電圧を除去して、垂直方向に隣
接する光電変換素子の信号電荷を混合し垂直方向、水平
方向に電荷転送して映像信号を時系列に読み出し、残像
、インターレースフリッカ−か無く、垂直解像度も良好
な固体撮像装置を得るものである。
して配置された信号読み出しケートと、垂直転送レジス
フを構成する転送ゲ−1・のうち所定の転送ゲートとを
各々等価的に共通接続とした固体撮像装置において、前
記光電変換素子から垂直転送レジスフへ信号電荷を読み
込む際に、フィールド毎に、読み出しゲートの接続され
ていない垂直転送ゲートにも同時に電圧を印加し、その
後、一部の転送ゲートの電圧を除去して、垂直方向に隣
接する光電変換素子の信号電荷を混合し垂直方向、水平
方向に電荷転送して映像信号を時系列に読み出し、残像
、インターレースフリッカ−か無く、垂直解像度も良好
な固体撮像装置を得るものである。
実施例の説明
以下、本発明による固体撮像装置の1実施例を第8図、
第9図を用いて説明する。
第9図を用いて説明する。
第8図は前記IL−CCDの不発J3E]による垂直転
送パルスである。第1フイールドにおけるφV1゜φV
2?φV3+φv4の各パルスは第2フイールドにおけ
るφV31φ4.vl、■2と各々等しい。また第各フ
ィールド共、φV2+φ■4に信号読み出しパルスを設
けている。第8図に示す垂直転送パルスを第1図に示す
IL−CCDの垂直転送パルス供給端子8のφvc→■
4端子に供給した時の垂直転送段を構成する垂直転送ゲ
ートφVつ(23)→V4(26)におけるポテンシャ
ルの概要を第9図に示す。第9図において各電極やポテ
ンシャルのバリヤーの存在等は従来例第7図で説明した
ものと同一であるので説明は省略する。
送パルスである。第1フイールドにおけるφV1゜φV
2?φV3+φv4の各パルスは第2フイールドにおけ
るφV31φ4.vl、■2と各々等しい。また第各フ
ィールド共、φV2+φ■4に信号読み出しパルスを設
けている。第8図に示す垂直転送パルスを第1図に示す
IL−CCDの垂直転送パルス供給端子8のφvc→■
4端子に供給した時の垂直転送段を構成する垂直転送ゲ
ートφVつ(23)→V4(26)におけるポテンシャ
ルの概要を第9図に示す。第9図において各電極やポテ
ンシャルのバリヤーの存在等は従来例第7図で説明した
ものと同一であるので説明は省略する。
第8図に示した時間tn でのポテンシャル概要を第9
図tn に対応させて示している。
図tn に対応させて示している。
寸ず第”フィー″ド時間t1では%2・φ’IJ3tφ
v4電極下にパケット電極中じるが信号電荷は存在しな
い。時間t2ではフォトダイオードPD1.PD3の信
号電荷01.Q3がφV2電極下に、PD2.PD4の
信号電荷Q2.Q4がφv4電極下に読み込まれる。
v4電極下にパケット電極中じるが信号電荷は存在しな
い。時間t2ではフォトダイオードPD1.PD3の信
号電荷01.Q3がφV2電極下に、PD2.PD4の
信号電荷Q2.Q4がφv4電極下に読み込まれる。
この時φ■1.φ■3 電極にも電圧が印加されている
ためポテンシャルとしては全体的に高い位置にある。時
間t3でばφv1電極下のパケットはなくなりφV2−
→v4電極下にパヶソト力汁じており、かっφV2+φ
v4 電極下のポテンシャルは時間t2ノ状態から時間
t3 の状態へ大きく変化するためt3に示した矢印イ
の方向のベクトルが電荷に刀えられるため主としてφV
3電極下で信号電荷の混合が行われるが、説明の便宜上
各信号電荷を分離して説明する。時間t4 ではφV1
.φv2電極下のパケットか無くなるために、φV3+
φ■4電極下に信月71j荷か蓄積される。以後転送−
パルスにより、順次垂直方向、水平方向へ転送し信号出
力とじて得る。
ためポテンシャルとしては全体的に高い位置にある。時
間t3でばφv1電極下のパケットはなくなりφV2−
→v4電極下にパヶソト力汁じており、かっφV2+φ
v4 電極下のポテンシャルは時間t2ノ状態から時間
t3 の状態へ大きく変化するためt3に示した矢印イ
の方向のベクトルが電荷に刀えられるため主としてφV
3電極下で信号電荷の混合が行われるが、説明の便宜上
各信号電荷を分離して説明する。時間t4 ではφV1
.φv2電極下のパケットか無くなるために、φV3+
φ■4電極下に信月71j荷か蓄積される。以後転送−
パルスにより、順次垂直方向、水平方向へ転送し信号出
力とじて得る。
第2フイールドにおける動作は第8図、第9図すに時間
t6〜t1oとして示しており動作の基本は第1フイー
ルドと同様であるが第1フイールドてはφV2+φ■4
に読み込んだ信号電荷をφV3電極下で混合していたが
、第2フイールドではφV2?φv4に読み込んだ信号
電荷をφV1電極下で混合している。
t6〜t1oとして示しており動作の基本は第1フイー
ルドと同様であるが第1フイールドてはφV2+φ■4
に読み込んだ信号電荷をφV3電極下で混合していたが
、第2フイールドではφV2?φv4に読み込んだ信号
電荷をφV1電極下で混合している。
したがって、第9図すのt6?t10がら明らかなよう
に第1フイールドにおいては第2図に示したフォトダイ
オードPD1とPD2 、 PD3とPD4の信号電荷
Q1と02.Q3と04を混合した信号を読み出し第2
フイールドにおいてはフォトダイオードPD○(図示せ
ず)とPDl、PD2とPD3の信号電荷%とQl、0
2と03の信号電荷のみを混合して読み出す。
に第1フイールドにおいては第2図に示したフォトダイ
オードPD1とPD2 、 PD3とPD4の信号電荷
Q1と02.Q3と04を混合した信号を読み出し第2
フイールドにおいてはフォトダイオードPD○(図示せ
ず)とPDl、PD2とPD3の信号電荷%とQl、0
2と03の信号電荷のみを混合して読み出す。
固体撮像装置においては前記混合して読み出した信号を
電気回路により信号処理してテレビジョン信号を得てい
る。
電気回路により信号処理してテレビジョン信号を得てい
る。
以−ト説明したように本発明による垂直転送パルスを用
いれば、垂直方向に隣接する2水平ラインの信号電荷を
完全に混合した後読み出す事ができるO 発明の効果 以−ヒ述へたように本発明によると、フォトダイオード
への信号電荷の蓄積時間ば1フィールド期間であり、信
号読み出しもフィールド毎であるため、従来例で述べた
残像は全く発生しない。
いれば、垂直方向に隣接する2水平ラインの信号電荷を
完全に混合した後読み出す事ができるO 発明の効果 以−ヒ述へたように本発明によると、フォトダイオード
への信号電荷の蓄積時間ば1フィールド期間であり、信
号読み出しもフィールド毎であるため、従来例で述べた
残像は全く発生しない。
捷だ、垂直方向に隣接する2つの水平ラインのフォトダ
イオードの信号電荷を混合して読み出すため、見かけ上
のフォトダイオードの開口率が広くなり、すなわち、撮
像管の走査線と電子ビームの関係の如くなり、インター
レースフリッカ−の発生も皆無となる。
イオードの信号電荷を混合して読み出すため、見かけ上
のフォトダイオードの開口率が広くなり、すなわち、撮
像管の走査線と電子ビームの関係の如くなり、インター
レースフリッカ−の発生も皆無となる。
更に、フォトダイオードの信号電荷を混合する際、第1
フイールドと第2フイールドとで、インターレースする
ように信号電荷を混合するため、等測的に撮像管程度の
垂直解像度が得らねるため垂直解像度は全く問題となら
ない。
フイールドと第2フイールドとで、インターレースする
ように信号電荷を混合するため、等測的に撮像管程度の
垂直解像度が得らねるため垂直解像度は全く問題となら
ない。
捷だ、本発明による垂直転送パルスは従来の垂直転送パ
ルスと比較してもその作成方法は複雑にならず、むしろ
簡単である。
ルスと比較してもその作成方法は複雑にならず、むしろ
簡単である。
第1図(rJ−I L −CCDの等価回路、第2図は
IL−CCDの平面図、第3図aばIL−CCDの断面
図、bは第3図aの各部のポテンシャルの概要を示す図
、第4図は従来のIL−CODの垂直駆動パルスを示す
図、第5図は撮像管における走査線と電子ビームの関係
を示す図、第6図は従来例の垂直転送パルスを示す図、
第7図a、b。 c、dは従来例の垂直転送段のポテンシャルを示す図、
第8図は本発明の固体撮像装置の1実施例における垂直
転送パルスを示す図、第9図a、bは同実施例における
垂直転送段のポテンシャルを示す図である。 1・・・・・フォトダイオード(光電変換素子)、2・
・・・垂直転送レジスタ、3,4,5.6・・・・・垂
直転送ゲート、7・・・・・信号読出しゲート、8・・
垂直転送パルス入力端子、9・・・・・・水平転送レジ
スタ、10.11・・・・・水平転送ゲート、12・・
・・・水平転送パルス入力端子、13・・・・・・電荷
検出部、23・・・・φv1電極、24・・・・・・φ
■2電極、25・・・・・φv3電極、26・・・・・
・φv4電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 色妥想に 第2図 第3図 尤 第7図 第7図 (b) z、−就3L方向 第7図 (θ1 私芝方白 第 7[211 +d) 第9図 (a) 斡[3臼 第9図 1b+ 転送方向
IL−CCDの平面図、第3図aばIL−CCDの断面
図、bは第3図aの各部のポテンシャルの概要を示す図
、第4図は従来のIL−CODの垂直駆動パルスを示す
図、第5図は撮像管における走査線と電子ビームの関係
を示す図、第6図は従来例の垂直転送パルスを示す図、
第7図a、b。 c、dは従来例の垂直転送段のポテンシャルを示す図、
第8図は本発明の固体撮像装置の1実施例における垂直
転送パルスを示す図、第9図a、bは同実施例における
垂直転送段のポテンシャルを示す図である。 1・・・・・フォトダイオード(光電変換素子)、2・
・・・垂直転送レジスタ、3,4,5.6・・・・・垂
直転送ゲート、7・・・・・信号読出しゲート、8・・
垂直転送パルス入力端子、9・・・・・・水平転送レジ
スタ、10.11・・・・・水平転送ゲート、12・・
・・・水平転送パルス入力端子、13・・・・・・電荷
検出部、23・・・・φv1電極、24・・・・・・φ
■2電極、25・・・・・φv3電極、26・・・・・
・φv4電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 色妥想に 第2図 第3図 尤 第7図 第7図 (b) z、−就3L方向 第7図 (θ1 私芝方白 第 7[211 +d) 第9図 (a) 斡[3臼 第9図 1b+ 転送方向
Claims (1)
- アレイ状に配置した光電変換素子群と、複数の転送ゲー
トから成る垂直転送レジスタ及び、複数の転送ゲートか
ら成る水平転送レジスタを備え、前記光電変換素子に対
応して配置された信号読み出しゲートと前記垂直転送レ
ジスタを構成する転送ゲートの内の所定の転送ゲートと
を各々等価的に共通接続し、前記光電変換素子から垂直
転送レジスタへ信号電荷を読み込む際に、フィールド毎
に、読み出しゲートの接続されていない転送ゲートにも
同時に電圧を印加し、その後一部の転送ゲートの電圧を
除去して垂直方向に隣接する光電変換素子の信号電荷を
混合し、垂直、水平方向に電荷転送して、映像信号を得
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 |
|---|---|---|---|
| JP58113078A JPS604380A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58113078A JPS604380A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604380A true JPS604380A (ja) | 1985-01-10 |
Family
ID=14602917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58113078A Pending JPS604380A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604380A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316480A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380119A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-15 | Sony Corp | Interline type ccd image pickup device |
| JPS5685981A (en) * | 1979-12-15 | 1981-07-13 | Sharp Corp | Solid image pickup apparatus |
| JPS5847380A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-19 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
-
1983
- 1983-06-22 JP JP58113078A patent/JPS604380A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380119A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-15 | Sony Corp | Interline type ccd image pickup device |
| JPS5685981A (en) * | 1979-12-15 | 1981-07-13 | Sharp Corp | Solid image pickup apparatus |
| JPS5847380A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-19 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316480A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
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