JPS6057746B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6057746B2 JPS6057746B2 JP52082964A JP8296477A JPS6057746B2 JP S6057746 B2 JPS6057746 B2 JP S6057746B2 JP 52082964 A JP52082964 A JP 52082964A JP 8296477 A JP8296477 A JP 8296477A JP S6057746 B2 JPS6057746 B2 JP S6057746B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- horizontal
- vertical
- state imaging
- solid
- 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
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の利用分野
本発明は、半導体表面に二次元的に配置した複数個の
ダイオードに蓄積された光情報を読み出す固体撮像装置
の性能向上に関するものてある。
ダイオードに蓄積された光情報を読み出す固体撮像装置
の性能向上に関するものてある。
（２）従来技術 第１図は固体撮像装置の原理的な構成
を示すものである。
を示すものである。
１、２は水平、垂直用の走査回路であり、通常２〜４相
のクロックパルスＣＰｘ、ＣＰｙを印加することにより
入力パルスＶｓｘ、Ｖｓｙがクロックのもつ一定のタイ
ミング時間ずつシフトした出力パルス列、Ｖｏｘ（１）
、Ｖｏｘ（２）・・・・・・、Ｖｏ■１）、Ｖｏｙ（２
）・・・・・・を走査回路各段の出力線Ｏｘ（１）、Ｏ
ｘ（２）・・・・・・、０■１）、Ｏｙ（２）・・・・
・・に出力する。
のクロックパルスＣＰｘ、ＣＰｙを印加することにより
入力パルスＶｓｘ、Ｖｓｙがクロックのもつ一定のタイ
ミング時間ずつシフトした出力パルス列、Ｖｏｘ（１）
、Ｖｏｘ（２）・・・・・・、Ｖｏ■１）、Ｖｏｙ（２
）・・・・・・を走査回路各段の出力線Ｏｘ（１）、Ｏ
ｘ（２）・・・・・・、０■１）、Ｏｙ（２）・・・・
・・に出力する。
このパルス列により光電変換素子３に内含したスイッチ
ング素子を順次開閉し、２次元状に配列された個々の光
電変換素子からの信号をビデオ出力線４の上に取り出す
。光電変換素子からの信号はその上に投影された光学像
に対応するので上記動作により映像信号を取り出すこと
ができる。 この種の固体撮像装置では高い解像度を得
るため５００×５００＠ｌ程度の光電変換素子、スイッ
チング素子および走査用の単位回路が必要になる。
ング素子を順次開閉し、２次元状に配列された個々の光
電変換素子からの信号をビデオ出力線４の上に取り出す
。光電変換素子からの信号はその上に投影された光学像
に対応するので上記動作により映像信号を取り出すこと
ができる。 この種の固体撮像装置では高い解像度を得
るため５００×５００＠ｌ程度の光電変換素子、スイッ
チング素子および走査用の単位回路が必要になる。
そのため通常は高集積化が比較的容易でしかも光電変換
素子とスイッチング素子が一体化構造でできる・ ＭＯ
Ｓ−ＬＳＩ技術で用いて製作される。第２図に固体撮像
１Ｃの殆んどの面積を占める光電変換素子の構造を示す
。５，６は水平、垂直の位置を選択するためのＭＯＳス
イッチでドレインおよびソースを作る拡散層７，２７と
絶縁酸化膜８を介して設けたゲート電極９，２９で作ら
れる。
素子とスイッチング素子が一体化構造でできる・ ＭＯ
Ｓ−ＬＳＩ技術で用いて製作される。第２図に固体撮像
１Ｃの殆んどの面積を占める光電変換素子の構造を示す
。５，６は水平、垂直の位置を選択するためのＭＯＳス
イッチでドレインおよびソースを作る拡散層７，２７と
絶縁酸化膜８を介して設けたゲート電極９，２９で作ら
れる。
１０は垂直ＭＯＳスイッチのソースを利用した光ダイオ
ードである。
ードである。
ＭＯＳシフトレジスタ等を利用した走査回路の出力パル
スＶ。ｘ（Ｎ），■０ｙ（Ｎ）が出力線０ｘ（Ｎ），０
ｙ（Ｎ）を通してＭＯＳスイッチのゲートに同時に印加
された位置のダイオード１０から入射光量を比例して放
電していた電荷がビデオ電圧１１より充電される。その
時の充電電流が負荷抵抗１２を通してビデオ信号として
読み出される。しかし、このような従来素子では、次に
示すような原因で、固定パターンノイズ（ＦｉｘｅｄＰ
ａｔｔｅｒｎＮＯｉｓｅ）が発生し、致命的な欠陥とな
つている。
スＶ。ｘ（Ｎ），■０ｙ（Ｎ）が出力線０ｘ（Ｎ），０
ｙ（Ｎ）を通してＭＯＳスイッチのゲートに同時に印加
された位置のダイオード１０から入射光量を比例して放
電していた電荷がビデオ電圧１１より充電される。その
時の充電電流が負荷抵抗１２を通してビデオ信号として
読み出される。しかし、このような従来素子では、次に
示すような原因で、固定パターンノイズ（ＦｉｘｅｄＰ
ａｔｔｅｒｎＮＯｉｓｅ）が発生し、致命的な欠陥とな
つている。
第３図ａは第２図の構造をさらに簡単に描いたもので、
３０はたとえばｐ形シリコン基板、１０は１つのホトダ
イオードでｎ＋拡散層から成つている。
３０はたとえばｐ形シリコン基板、１０は１つのホトダ
イオードでｎ＋拡散層から成つている。
また２７は第１図に示した縦の信号線、第３図Ａ７は第
１図の共通水平出力線４に対応しており、第３図２７，
７はそれぞれアルミニウムなどの金属やｎ＋拡散層など
の導電材料から成つている。第３図のｂからｅはａに対
応したチャネル電位を示してある。
１図の共通水平出力線４に対応しており、第３図２７，
７はそれぞれアルミニウムなどの金属やｎ＋拡散層など
の導電材料から成つている。第３図のｂからｅはａに対
応したチャネル電位を示してある。
いまｎチャネルの素子を考えているので、電位は正方向
を下にとつてある。第３図ｂは、ホトダイオード１０に
信号電荷３１が蓄積されており、垂直トランジスタ（以
下■Ｔｒと略す）３２のゲート２９と水平トランジスタ
（以下ＨＴｒと略す）３３のゲート９には０Ｖが印加さ
れており、両トランジスタとも０ｆｆになつている。
を下にとつてある。第３図ｂは、ホトダイオード１０に
信号電荷３１が蓄積されており、垂直トランジスタ（以
下■Ｔｒと略す）３２のゲート２９と水平トランジスタ
（以下ＨＴｒと略す）３３のゲート９には０Ｖが印加さ
れており、両トランジスタとも０ｆｆになつている。
第３図ｃはＶＴｒ３２が０ｎし、信号電荷が■Ｔｒ３２
のゲート２９の下と垂直信号線２７に広がつた状態を示
している。
のゲート２９の下と垂直信号線２７に広がつた状態を示
している。
第３図ｄはＨＴｒ３３も０ｎし、信号電荷が水平出力線
７にも広がり、出力されている途中の電位を示している
。そして第３図一ｅは、信号電荷が一応読み出され、次
の絵素の信号を読んでいる段階である。即ち、信号電荷
３１はＶＴｒ３２を介して垂直信号線２７に最初に蓄積
され、次にＨＴｒ３３を介して水平出力線７に蓄積され
るとともに、出力端に設けられた信号読み出し装置によ
つてビデオ信号として読み出される。一般に水平パルス
は２！Ｓ−４Ｈｚ〜１０ＭＨｚで駆動されるので、第３
図のｃ段階からｅ段階へは、５００ｒ１Ｓ〜１００ｎｓ
の短い時間で動作を完了しなければならない。出力信号
の読み出し時定数は主に水平トランジスタＨＴｒ３３の
抵抗と、垂直信号線の容量Ｃｖで決められる。前に述べ
たように固体撮像装置では多くのトランジスタが高密度
に集積化されＢているので、十分低い抵抗を持つトラン
ジスタは得難い。したがつて１０％〜１％程度の信号が
残留電荷３４として読み残されることになる。この残留
電荷３４は二次元固体撮像装置の垂直方向の分解能を極
端に劣化させる原因となつている。
７にも広がり、出力されている途中の電位を示している
。そして第３図一ｅは、信号電荷が一応読み出され、次
の絵素の信号を読んでいる段階である。即ち、信号電荷
３１はＶＴｒ３２を介して垂直信号線２７に最初に蓄積
され、次にＨＴｒ３３を介して水平出力線７に蓄積され
るとともに、出力端に設けられた信号読み出し装置によ
つてビデオ信号として読み出される。一般に水平パルス
は２！Ｓ−４Ｈｚ〜１０ＭＨｚで駆動されるので、第３
図のｃ段階からｅ段階へは、５００ｒ１Ｓ〜１００ｎｓ
の短い時間で動作を完了しなければならない。出力信号
の読み出し時定数は主に水平トランジスタＨＴｒ３３の
抵抗と、垂直信号線の容量Ｃｖで決められる。前に述べ
たように固体撮像装置では多くのトランジスタが高密度
に集積化されＢているので、十分低い抵抗を持つトラン
ジスタは得難い。したがつて１０％〜１％程度の信号が
残留電荷３４として読み残されることになる。この残留
電荷３４は二次元固体撮像装置の垂直方向の分解能を極
端に劣化させる原因となつている。
（３）発明の目的
本発明は二次元固体撮像装置の垂直方向の分解能を向上
させる事を目的としたものである。
させる事を目的としたものである。
（４）実施例以下、本発明を実施例を参照して詳細に説
明する。
明する。
第４図に本発明の一実施例を示す。
第４図において、４１は各垂直信号線をリセットするた
めのリセットトランジスタ、４２はリセットパルスゲー
ト、４３はリセットドレインである。第５図には各パル
スのタイミングチャートを示してあるが、時刻ちでリセ
ットパルスが０ｎするようになつている。
めのリセットトランジスタ、４２はリセットパルスゲー
ト、４３はリセットドレインである。第５図には各パル
スのタイミングチャートを示してあるが、時刻ちでリセ
ットパルスが０ｎするようになつている。
水平ブランキング時間として約１１μＳあるが、その期
間内にリセットパルスを発生するようにすれば、リセッ
トパルスの幅ＴＲは原理上１１μＳまで、実際上１０ｐ
ｓ程度までとられる。
間内にリセットパルスを発生するようにすれば、リセッ
トパルスの幅ＴＲは原理上１１μＳまで、実際上１０ｐ
ｓ程度までとられる。
したがつて、水平パルスで１つの信号を読み出す時間に
比べ１０〜１０＠長い時間にすることが出来るので、少
々抵抗の高いトランジスタをリセットトランジスタ４１
に用いたとしても十分なＳ／Ｎでもつて各垂直信号出力
線をリセット電圧ＶＯにクリアする事が出来る。したが
つて、本発明適用によつて、垂直方向の分解能を著しく
向上させる事が可能となる。
比べ１０〜１０＠長い時間にすることが出来るので、少
々抵抗の高いトランジスタをリセットトランジスタ４１
に用いたとしても十分なＳ／Ｎでもつて各垂直信号出力
線をリセット電圧ＶＯにクリアする事が出来る。したが
つて、本発明適用によつて、垂直方向の分解能を著しく
向上させる事が可能となる。
なお、リセット電圧４３の値は、出力バイアス電圧４４
のＶ。に等しく選んでおく事が望ましい事は言うまでも
ない。また、本発明の別の効果として、ブルーミング抑
圧があげられる。
のＶ。に等しく選んでおく事が望ましい事は言うまでも
ない。また、本発明の別の効果として、ブルーミング抑
圧があげられる。
たとえば第４図において上から第ｍ列に強い光が照射さ
れてブルーミングがおきていると考える。もし本発明を
適用しない場合は次の（ｍ＋１）列目の信号に強い信号
が混ざり、縦じまにブルーミング現象が現われる。本発
明を適用した場合、第ｍ列と第（ｍ＋１）列の間の水平
ブランキング時間の間に垂直出力線をクリアするので、
その間に蓄積されたブルーミング電荷もクリアされる。
第６図に垂直シフトレジスタの一構成例を示してある。
れてブルーミングがおきていると考える。もし本発明を
適用しない場合は次の（ｍ＋１）列目の信号に強い信号
が混ざり、縦じまにブルーミング現象が現われる。本発
明を適用した場合、第ｍ列と第（ｍ＋１）列の間の水平
ブランキング時間の間に垂直出力線をクリアするので、
その間に蓄積されたブルーミング電荷もクリアされる。
第６図に垂直シフトレジスタの一構成例を示してある。
Ｉはインバータである。また、その時の各パルスのタイ
ミングチャートを下に示してある。垂直同期パルスφｙ
１とそれから少し遅延したパルスφＹ２の２つで垂直シ
フトレジスタを動作させ、第６図に示したように垂直パ
ルス■。
ミングチャートを下に示してある。垂直同期パルスφｙ
１とそれから少し遅延したパルスφＹ２の２つで垂直シ
フトレジスタを動作させ、第６図に示したように垂直パ
ルス■。
ｙ（ｎ）、ＶＯｙ（ｎ＋１）を取り出すとＶ。ｙ（ｎ）
、■。ｙ（ｎ＋１）はφＹ２に同期して状態を変化させ
る。したがつてこの場合のリセットパルスφ１をφｙ１
と同一にしても本発明の原理に何ら支障のない事が第５
図と第６図とから分る。つまり、第５図のリセットパル
スφＲは垂直同期パルスの一つと併用可能であり、本発
明適用によつてパルス数が増えるという事はない。
、■。ｙ（ｎ＋１）はφＹ２に同期して状態を変化させ
る。したがつてこの場合のリセットパルスφ１をφｙ１
と同一にしても本発明の原理に何ら支障のない事が第５
図と第６図とから分る。つまり、第５図のリセットパル
スφＲは垂直同期パルスの一つと併用可能であり、本発
明適用によつてパルス数が増えるという事はない。
（５）まとめ
以上説明したように、本発明を二次元固体撮像装置に適
用させる事によつて、垂直方向の分解能を著しく向上さ
せる事が出来る。
用させる事によつて、垂直方向の分解能を著しく向上さ
せる事が出来る。
第１図と第２図は従来例を説明する図、第３図は従来例
の問題点を説明する図である。
の問題点を説明する図である。
Claims (1)
- １ 半導体基板上に二次元的に設けられた複数個のホト
ダイオードと、該ホトダイオードに蓄積した信号電荷を
出力端に転送する水平及び垂直のＭＯＳスイッチと、該
水平及び垂直のＭＯＳスイッチによる該信号電荷の転送
時に該信号電荷を一時的に蓄積する信号線と、該水平及
び垂直のＭＯＳスイッチの開閉を制御する水平及び垂直
のシフトレジスタと、該出力端に転送された該信号電荷
を続み出す信号読み出し装置とを備えた固体撮像装置に
おいて、該ホトダイオードからの該信号電荷を最初に蓄
積する該信号線を水平ブランキング期間内にクリアする
手段を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52082964A JPS6057746B2 (ja) | 1977-07-13 | 1977-07-13 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52082964A JPS6057746B2 (ja) | 1977-07-13 | 1977-07-13 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5418619A JPS5418619A (en) | 1979-02-10 |
| JPS6057746B2 true JPS6057746B2 (ja) | 1985-12-17 |
Family
ID=13788897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52082964A Expired JPS6057746B2 (ja) | 1977-07-13 | 1977-07-13 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057746B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125081A (ja) * | 1982-01-20 | 1983-07-25 | 新明和工業株式会社 | 操縦教習具 |
| JPH0720215B2 (ja) * | 1984-11-26 | 1995-03-06 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像装置 |
| JP2852929B2 (ja) * | 1988-07-07 | 1999-02-03 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 光電変換装置 |
| JP2645198B2 (ja) * | 1991-12-13 | 1997-08-25 | ローレルバンクマシン株式会社 | パターン認識装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5519552B2 (ja) * | 1975-03-14 | 1980-05-27 |
-
1977
- 1977-07-13 JP JP52082964A patent/JPS6057746B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5418619A (en) | 1979-02-10 |
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