JPS6050104B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6050104B2 JPS6050104B2 JP55182359A JP18235980A JPS6050104B2 JP S6050104 B2 JPS6050104 B2 JP S6050104B2 JP 55182359 A JP55182359 A JP 55182359A JP 18235980 A JP18235980 A JP 18235980A JP S6050104 B2 JPS6050104 B2 JP S6050104B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- amount
- transfer register
- photosensitive cell
- maximum
- 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.)
- Expired
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
- H10F39/152—One-dimensional array CCD image sensors
-
- 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
- H04N25/701—Line sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電荷転送形イメージセンサ等の固体撮像装
置に関するものである。
置に関するものである。
１次元的な感光セル配列をもつ電荷転送形イメージセ
ンサのブロック図を第１図に示す。
ンサのブロック図を第１図に示す。
１は感光セル配列、２は転送ゲート、３は電荷転送レジ
スタ、４は出力部、５は出力端子であり、これが半導体
基板上に形成されている。
スタ、４は出力部、５は出力端子であり、これが半導体
基板上に形成されている。
このイメージセンサでは、一定期間感光セル配列１で
信号に応じた電荷を蓄積した後、転送ゲート２を開くこ
とによりこの電荷を電荷転送レジスタ３への転送し、転
送ゲート２を閉じた後、電荷転送レジスタ３へクロック
パルスを印加することにより電荷を順次出力部４へ転送
し、出力部４で電荷信号を電圧信号に変換して、出力端
子５より出力信号電圧を得る。
信号に応じた電荷を蓄積した後、転送ゲート２を開くこ
とによりこの電荷を電荷転送レジスタ３への転送し、転
送ゲート２を閉じた後、電荷転送レジスタ３へクロック
パルスを印加することにより電荷を順次出力部４へ転送
し、出力部４で電荷信号を電圧信号に変換して、出力端
子５より出力信号電圧を得る。
このようなイメージセンサにおいては、過剰な光入力
が感光セル配列の一部または全部に照射されたとき、飽
和特性が不良であるため画像出力信号の品質が低下する
という欠点がある。
が感光セル配列の一部または全部に照射されたとき、飽
和特性が不良であるため画像出力信号の品質が低下する
という欠点がある。
以下にこの点について詳しく説明する。
第１のケースは感光セルの蓄積可能な最大電荷量をＱ
、、電荷転送レジスタの転送可能な最大電荷量をＱ。
、、電荷転送レジスタの転送可能な最大電荷量をＱ。
としたとき、Ｑ、＜Ｑ０の場合である。このケースでは
、飽和出力電圧は、各感光セルのＱ、で決定される。各
感光セルは同一構造で設計されているが、実際には、各
感光セルでＱ１のバラツキが数％程度ある。したがつて
、飽和露光量以上の光入力が照射されている部分の画像
出力信号は数％のバラツキをもつことになる。 第２の
ケースは、Ｑ２＜Ｑ１の場合である。
、飽和出力電圧は、各感光セルのＱ、で決定される。各
感光セルは同一構造で設計されているが、実際には、各
感光セルでＱ１のバラツキが数％程度ある。したがつて
、飽和露光量以上の光入力が照射されている部分の画像
出力信号は数％のバラツキをもつことになる。 第２の
ケースは、Ｑ２＜Ｑ１の場合である。
このとき飽和出力電圧はＱ。て決定される。しかし、Ｑ
。を超えるような光入力があるときには、感光セルから
電荷転送レジスタヘ転送された過剰の電荷が隣接画素信
号へ混入することになる。つまり、一種のブルーミング
現象が生じる。 本発明は上記の点に鑑み、飽和露光量
を超える光入力に対しても良好な飽和特性ををもつ電荷
転送形イメージセンサ等の固体撮影装置を提供するもの
である。
。を超えるような光入力があるときには、感光セルから
電荷転送レジスタヘ転送された過剰の電荷が隣接画素信
号へ混入することになる。つまり、一種のブルーミング
現象が生じる。 本発明は上記の点に鑑み、飽和露光量
を超える光入力に対しても良好な飽和特性ををもつ電荷
転送形イメージセンサ等の固体撮影装置を提供するもの
である。
本発明においては、まず感光セルの蓄積可能な最大電荷
量９と電荷転送レジスタの転送可能な最大電荷量Ｑ２の
関係を、Ｑ１〉Ｑ２に設定する。
量９と電荷転送レジスタの転送可能な最大電荷量Ｑ２の
関係を、Ｑ１〉Ｑ２に設定する。
そしてこの場合に、レジスタの終段付近に、転送電荷量
制御手段を設けて、転送されてきた信号電荷をＱ３を上
限としてクリップして出力部に送り出すようにする。た
だし、Ｏ＜Ｑ１に設定する。この発明の一実施例のイメ
ージセンサを第１図に対応させて第２図に示す。第１図
と異なるのは、電荷転送レジスタ２の終段部に転送電荷
量制御手段６が設けられている点である。第３図はこの
転送電荷制御手段６およびその周辺の詳細な平面図であ
り、第４図〜第６図は、第３図のそれぞれＡ−Ｎ，Ｂ−
Ｂ″，Ｃ−Ｃ″断面図てある。
制御手段を設けて、転送されてきた信号電荷をＱ３を上
限としてクリップして出力部に送り出すようにする。た
だし、Ｏ＜Ｑ１に設定する。この発明の一実施例のイメ
ージセンサを第１図に対応させて第２図に示す。第１図
と異なるのは、電荷転送レジスタ２の終段部に転送電荷
量制御手段６が設けられている点である。第３図はこの
転送電荷制御手段６およびその周辺の詳細な平面図であ
り、第４図〜第６図は、第３図のそれぞれＡ−Ｎ，Ｂ−
Ｂ″，Ｃ−Ｃ″断面図てある。
これらの図において、１１は電荷転送レジスタ３の終段
部分の転送電極、９，１０は余分に付加された転送電極
であつて、これらは例えばＰ一型Ｓ１基板８上に絶縁膜
１２を介して形成されている。
部分の転送電極、９，１０は余分に付加された転送電極
であつて、これらは例えばＰ一型Ｓ１基板８上に絶縁膜
１２を介して形成されている。
このうち転送電極１０（１０ａ〜１０ｃ）はチャネルの
側方にまて延出させている。電荷転送レジスタ３のチャ
ネル側部には周知のようにチャネルストッパとしてＰ＋
層１３が設けられている−が、転送電極１０ａの下には
、Ｐ＋層１３より低い電位障壁を形成するＰ層１４を設
けている。このＰ層１４が電荷転送レジスタ３を転送さ
れてまた信号電荷の電荷量を上限Ｑ３に制限するための
ものであり、ｑを越えた分をこの部分ではき出．し、転
送電極１０により、電荷転送レジスタ３と並行させて設
けたチャネルに沿つて転送して酎ドレイン１５から排出
するようになつている。１６は例えばＮ膜等の光シール
ド膜である。この実施例ての出力部４への転送電荷量制
限の．”動作を詳しく説明する。
側方にまて延出させている。電荷転送レジスタ３のチャ
ネル側部には周知のようにチャネルストッパとしてＰ＋
層１３が設けられている−が、転送電極１０ａの下には
、Ｐ＋層１３より低い電位障壁を形成するＰ層１４を設
けている。このＰ層１４が電荷転送レジスタ３を転送さ
れてまた信号電荷の電荷量を上限Ｑ３に制限するための
ものであり、ｑを越えた分をこの部分ではき出．し、転
送電極１０により、電荷転送レジスタ３と並行させて設
けたチャネルに沿つて転送して酎ドレイン１５から排出
するようになつている。１６は例えばＮ膜等の光シール
ド膜である。この実施例ての出力部４への転送電荷量制
限の．”動作を詳しく説明する。
いまの場合、電荷転送レジスタ３は３相クロックパルス
φ１〜φ３で動作する。転送電極１０ａ下に転送されて
くる最大電荷量は、感光セルの容量で決まるＱ１である
。転送電極１０ａ下の電位分布は第６図に対応させて４
示す第７図のようになつている。電位の井戸Ａに蓄積す
る最大電荷量はＱ３であつて、これはＰ層１４がつくる
電位障壁の高さで決まり、これを越える電荷Ｑ４は電荷
転送レジスタ３のチャネル側方に位置する電位の井戸Ｂ
に掃き出される。そして電位の井戸Ａに残された電荷の
みが信号電荷として出力部４へ転送され、出力信号とし
て検出される。一方掃き出された電荷Ｑ４はドレイン１
５へ転送され、排出される。したがつて、電荷転送レジ
スタ３を転送されてきた信号電荷Ｑに対して、出力部４
へ転送される電荷ＱＯｕｔの関係は、ｊとなる。この結
果、各感光セルのＱ１にバラツキがあつても、Ｏの値を
Ｑ１の最小値より小さく設定しておけば、飽和時にもバ
ラツキがない信号出力が得られる。また、Ｑ１〈Ｑ２に
設定しているから、電荷転送レジスタ３ではブルーミン
グ現象が起きない。上述した動作説明で明らかなように
、本発明によれば飽和露光量を超えた光入力に対しても
、ブルーミング現象が起きず、かつ、各感光セルの最大
電荷量のバラツキによる画像品質低下が生じない。
φ１〜φ３で動作する。転送電極１０ａ下に転送されて
くる最大電荷量は、感光セルの容量で決まるＱ１である
。転送電極１０ａ下の電位分布は第６図に対応させて４
示す第７図のようになつている。電位の井戸Ａに蓄積す
る最大電荷量はＱ３であつて、これはＰ層１４がつくる
電位障壁の高さで決まり、これを越える電荷Ｑ４は電荷
転送レジスタ３のチャネル側方に位置する電位の井戸Ｂ
に掃き出される。そして電位の井戸Ａに残された電荷の
みが信号電荷として出力部４へ転送され、出力信号とし
て検出される。一方掃き出された電荷Ｑ４はドレイン１
５へ転送され、排出される。したがつて、電荷転送レジ
スタ３を転送されてきた信号電荷Ｑに対して、出力部４
へ転送される電荷ＱＯｕｔの関係は、ｊとなる。この結
果、各感光セルのＱ１にバラツキがあつても、Ｏの値を
Ｑ１の最小値より小さく設定しておけば、飽和時にもバ
ラツキがない信号出力が得られる。また、Ｑ１〈Ｑ２に
設定しているから、電荷転送レジスタ３ではブルーミン
グ現象が起きない。上述した動作説明で明らかなように
、本発明によれば飽和露光量を超えた光入力に対しても
、ブルーミング現象が起きず、かつ、各感光セルの最大
電荷量のバラツキによる画像品質低下が生じない。
なお、本発明は上記実施例に限られるものてはなく、種
々変形実施することができる。
々変形実施することができる。
例えば感光画素配列は１次元に限らず、２次元配列のイ
メージセンサでもよい。また半導体基板はｎ形でもよい
。更に電荷転送レジスタは、単相、２相、４相駆動電荷
結合デバイス（埋込みチャネル形も含む）でもよいし、
パケット・プリゲート・デバイスでもよい。また、出力
部への転送電荷量を制限するための電位障壁の形成方法
としては、絶縁膜厚を変えることでもよいし、ドレイン
は、転送電極１０−ａに近接して設け、転送電極１０ｂ
，１０ｃを省略してもよい。
メージセンサでもよい。また半導体基板はｎ形でもよい
。更に電荷転送レジスタは、単相、２相、４相駆動電荷
結合デバイス（埋込みチャネル形も含む）でもよいし、
パケット・プリゲート・デバイスでもよい。また、出力
部への転送電荷量を制限するための電位障壁の形成方法
としては、絶縁膜厚を変えることでもよいし、ドレイン
は、転送電極１０−ａに近接して設け、転送電極１０ｂ
，１０ｃを省略してもよい。
更にまた、転送電荷量制御手段は１に限らず、複数個を
カスケードに設けてもよい。
カスケードに設けてもよい。
第１図は従来の電荷送形イメージセンサの概略構成を示
す図、第２図は本発明の一実施例の電荷転送形イメージ
センサの概略構成を示す図、第３図はその転送電荷量制
御手段部近傍を詳細に示す平面図、第４図〜第６図はそ
れぞれ第３図のＡ一Ａ″，Ｂ−Ｂ″，Ｃ−Ｃ″断面を示
す図、第７図は転送電荷量制限の動作を説明するための
電位分布図である。 １・・・・・・感光セル配列、２・・・・・・転送ゲー
ト、３・・・・・・電荷転送レジスタ、４・・・・・・
出力部、５・・・・・・端子、６・・・・・・転送電荷
量制御手段、１４・・・・・Ｐ層（電位障壁）、１５・
・・・・・ｎ＋ドレイン。
す図、第２図は本発明の一実施例の電荷転送形イメージ
センサの概略構成を示す図、第３図はその転送電荷量制
御手段部近傍を詳細に示す平面図、第４図〜第６図はそ
れぞれ第３図のＡ一Ａ″，Ｂ−Ｂ″，Ｃ−Ｃ″断面を示
す図、第７図は転送電荷量制限の動作を説明するための
電位分布図である。 １・・・・・・感光セル配列、２・・・・・・転送ゲー
ト、３・・・・・・電荷転送レジスタ、４・・・・・・
出力部、５・・・・・・端子、６・・・・・・転送電荷
量制御手段、１４・・・・・Ｐ層（電位障壁）、１５・
・・・・・ｎ＋ドレイン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板に、光入射より電荷を発生してこれを蓄
積する感光セル配列と、この感光セル配列の電荷を読出
して転送する電荷転送レジスタと、このレジスタで転送
された電荷を電圧信号に変換する出力部とを集積してな
る固体撮像装置において、前記感光セルに蓄積可能な最
大電荷量Ｑ＿１を前記電荷転送レジスタで転送可能な最
大電荷量Ｑ＿２より小さく設定し、かつ前記電荷転送レ
ジスタの終段付近に、前記出力部へ送り出す最大電荷量
Ｑ＿３を前記最大電荷量Ｑ＿１より小さい値に制限する
転送電荷量制御手段を設けたことを特徴とする固体撮像
装置。 ２ 転送電荷量制御手段は、電荷転送レジスタ終段付近
の側部に設けられた最大電荷量Ｑ＿３を越えた電荷をは
き出す電位障壁と、この障壁を越えた電荷を排出するド
レインとを有する特許請求の範囲第１項記載の固体撮像
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55182359A JPS6050104B2 (ja) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | 固体撮像装置 |
| EP81305752A EP0055530B1 (en) | 1980-12-23 | 1981-12-04 | Solid-state image sensor |
| DE8181305752T DE3174016D1 (en) | 1980-12-23 | 1981-12-04 | Solid-state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55182359A JPS6050104B2 (ja) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57106280A JPS57106280A (en) | 1982-07-02 |
| JPS6050104B2 true JPS6050104B2 (ja) | 1985-11-06 |
Family
ID=16116928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55182359A Expired JPS6050104B2 (ja) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0055530B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6050104B2 (ja) |
| DE (1) | DE3174016D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128114A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-28 | Prima Meat Packers Ltd | 食品の包装方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATA226883A (de) * | 1983-06-21 | 1987-06-15 | Voest Alpine Ag | Beschleunigungsgeber |
-
1980
- 1980-12-23 JP JP55182359A patent/JPS6050104B2/ja not_active Expired
-
1981
- 1981-12-04 DE DE8181305752T patent/DE3174016D1/de not_active Expired
- 1981-12-04 EP EP81305752A patent/EP0055530B1/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128114A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-28 | Prima Meat Packers Ltd | 食品の包装方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0055530A3 (en) | 1983-07-06 |
| EP0055530A2 (en) | 1982-07-07 |
| EP0055530B1 (en) | 1986-03-05 |
| JPS57106280A (en) | 1982-07-02 |
| DE3174016D1 (en) | 1986-04-10 |
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