JPS647543B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS647543B2 JPS647543B2 JP54022639A JP2263979A JPS647543B2 JP S647543 B2 JPS647543 B2 JP S647543B2 JP 54022639 A JP54022639 A JP 54022639A JP 2263979 A JP2263979 A JP 2263979A JP S647543 B2 JPS647543 B2 JP S647543B2
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- ccd
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体撮像装置、更に詳しくは複数個
の光検知素子を一次元に配列した固体撮像装置に
関する。
の光検知素子を一次元に配列した固体撮像装置に
関する。
以前より固体撮像装置の研究は行われていた
が、近年CCD（電荷結合素子）の研究が進むにつ
れ、CCD撮像装置の開発が非常に進みその応用
も活発に行なわれてきた。中でも１次元撮像装置
は、フアクシミリの普及、高速化に必要欠くべか
らざるものとなりつつある。しかしながらCCD
撮像装置を使用したフアクシミリには現在次のよ
うな問題がある。以下この問題点をCCD撮像装
置の概念とフアクシミリの概念を説明しながら明
らかにしていく。
が、近年CCD（電荷結合素子）の研究が進むにつ
れ、CCD撮像装置の開発が非常に進みその応用
も活発に行なわれてきた。中でも１次元撮像装置
は、フアクシミリの普及、高速化に必要欠くべか
らざるものとなりつつある。しかしながらCCD
撮像装置を使用したフアクシミリには現在次のよ
うな問題がある。以下この問題点をCCD撮像装
置の概念とフアクシミリの概念を説明しながら明
らかにしていく。
一次元光検知型CCD撮像装置は第１図に示す
如く、半導体基板１表面に酸化シリコン膜等の光
透過性絶縁膜２を介して多結晶シリコン薄膜等か
ら成る多数の光透過性ゲート電極３，３…を一次
元に配列して光検知部４を構成すると共に、この
光検知部４を該検知部４に並設したCCD信号移
送部５に関連付けた構造となつている。尚、具体
的には光検知部４とCCD移送部５とは信号転送
手段の転送ゲート６，６…を介して電気的に連つ
ている。
如く、半導体基板１表面に酸化シリコン膜等の光
透過性絶縁膜２を介して多結晶シリコン薄膜等か
ら成る多数の光透過性ゲート電極３，３…を一次
元に配列して光検知部４を構成すると共に、この
光検知部４を該検知部４に並設したCCD信号移
送部５に関連付けた構造となつている。尚、具体
的には光検知部４とCCD移送部５とは信号転送
手段の転送ゲート６，６…を介して電気的に連つ
ている。
このような構成に於て光検知部４のゲート電極
３，３…に検知電圧（VO）を印加する事に依つ
て基板１の各電極３，３…直下に反転層７，７…
が発生し、その時に照射される光に依つて生じた
電荷がこの反転層７，７…に蓄積され、その電荷
を転送ゲート６，６…に依つてCCD５に転送し、
CCD５の出力端子に撮像出力信号を得る。
３，３…に検知電圧（VO）を印加する事に依つ
て基板１の各電極３，３…直下に反転層７，７…
が発生し、その時に照射される光に依つて生じた
電荷がこの反転層７，７…に蓄積され、その電荷
を転送ゲート６，６…に依つてCCD５に転送し、
CCD５の出力端子に撮像出力信号を得る。
一方一次元撮像装置を使用したフアクシミリは
第１図に示した撮像装置１０の光検知部４に第２
図に示す如く、螢光灯１１で照明された図面等の
対象物１２の１ラインを光学系１３を用いて結像
させ、１ラインづつの画像信号を取り出すもので
ある。このようにして取り出された１ライン分の
信号はシンクロスコープで観察すると、第３図で
示す如く、対象物１２の暗いところ、即ち例えば
図面の場合字や線のある黒いところに該当する出
力レベルは低く、逆に白いところ（明るいとこ
ろ）の出力レベルは高くなる。このような出力信
号は所定の閾値電圧（VT）と比較して画像の白
黒の判定を行う。
第１図に示した撮像装置１０の光検知部４に第２
図に示す如く、螢光灯１１で照明された図面等の
対象物１２の１ラインを光学系１３を用いて結像
させ、１ラインづつの画像信号を取り出すもので
ある。このようにして取り出された１ライン分の
信号はシンクロスコープで観察すると、第３図で
示す如く、対象物１２の暗いところ、即ち例えば
図面の場合字や線のある黒いところに該当する出
力レベルは低く、逆に白いところ（明るいとこ
ろ）の出力レベルは高くなる。このような出力信
号は所定の閾値電圧（VT）と比較して画像の白
黒の判定を行う。
然し乍ら対象物（図面）が大きい場合、光学系
の問題から対象物の周辺部の明るさが中央部に比
して暗くなり、出力信号は第３図に示す如く周辺
部で出力レベルの全体的低下が見られる。しかも
場合に依つては周辺部での明るいところ（白いと
ころ）に該当する出力レベルが閾値電圧〔VT）
より低くなつてしまう場合がある。勿論その時の
閾値電圧（VT）を下げるとこのような周辺部で
の問題は解消されるが、中央部では白黒の判別が
出来なくなつてしまう。
の問題から対象物の周辺部の明るさが中央部に比
して暗くなり、出力信号は第３図に示す如く周辺
部で出力レベルの全体的低下が見られる。しかも
場合に依つては周辺部での明るいところ（白いと
ころ）に該当する出力レベルが閾値電圧〔VT）
より低くなつてしまう場合がある。勿論その時の
閾値電圧（VT）を下げるとこのような周辺部で
の問題は解消されるが、中央部では白黒の判別が
出来なくなつてしまう。
本発明はこのような問題点に鑑みて為されたも
のであつて、その構成は第４図に示されている。
のであつて、その構成は第４図に示されている。
同図に３，４，５，６は夫々第１図と同様に光
透過性ゲート電極、光検知部、CCD移送部、転
送ゲート、を示しており、本発明に於てはこの転
送ゲート６，６…に印加する信号転送レベルに主
たる特徴がある。即ちこの第４図からも明らかな
如く各転送ゲート６，６…は夫々抵抗８，８…を
介して縦続接続されており、その中央部の転送ゲ
ート６１は接地抵抗９を介して接地され、両端の
ゲート６２，６２は一括接続されて光検知部４か
らの信号をCCD移送部６に転送する際の信号転
送レベルを設定する転送電圧源１０に連つてい
る。
透過性ゲート電極、光検知部、CCD移送部、転
送ゲート、を示しており、本発明に於てはこの転
送ゲート６，６…に印加する信号転送レベルに主
たる特徴がある。即ちこの第４図からも明らかな
如く各転送ゲート６，６…は夫々抵抗８，８…を
介して縦続接続されており、その中央部の転送ゲ
ート６１は接地抵抗９を介して接地され、両端の
ゲート６２，６２は一括接続されて光検知部４か
らの信号をCCD移送部６に転送する際の信号転
送レベルを設定する転送電圧源１０に連つてい
る。
ここで信号転送手段に於ける転送動作について
考察してみる。第５図に示す如く、光検知部の光
透過性ゲート電極３の直下の反転層７には照射光
量に応じた電荷ｑが蓄積されており、この電荷ｑ
を転送ゲート６に転送信号を印加する事に依つて
CCD移送部５のゲート領域に転送するのである
が、同図イに示す如く多量の電荷ｑがある場合
と、ロに示す如く小量の電荷ｑしか存在しない時
に転送ゲート６，６…に同じ信号転送レベルを設
定すると転送電荷量が相違し、第３図に示した不
都合が生じる事は先にも説明した。そこで本発明
に於てはこの第５図に示す如く、多量の蓄積電荷
ｑがある箇所イの転送レベル（ET）を少量の電
荷の箇所ロの転送レベル（ET′）より高く設定す
る事に依つてCCD移送部５への転送電荷量の均
一化を図つている。
考察してみる。第５図に示す如く、光検知部の光
透過性ゲート電極３の直下の反転層７には照射光
量に応じた電荷ｑが蓄積されており、この電荷ｑ
を転送ゲート６に転送信号を印加する事に依つて
CCD移送部５のゲート領域に転送するのである
が、同図イに示す如く多量の電荷ｑがある場合
と、ロに示す如く小量の電荷ｑしか存在しない時
に転送ゲート６，６…に同じ信号転送レベルを設
定すると転送電荷量が相違し、第３図に示した不
都合が生じる事は先にも説明した。そこで本発明
に於てはこの第５図に示す如く、多量の蓄積電荷
ｑがある箇所イの転送レベル（ET）を少量の電
荷の箇所ロの転送レベル（ET′）より高く設定す
る事に依つてCCD移送部５への転送電荷量の均
一化を図つている。
即ち第６図に示す如く、各転送ゲート６，６…
のポテンシヤルは抵抗８，８…並びに接地抵抗９
に依つて分圧され、同図の（ET）で示す如く中
央部が低く、両端部に向うに従つて順次高くなつ
ており、一方逆に光検知部４での蓄積電荷量ｑは
中央部に於て多く、両端部に於て低くなるので、
この両者が重畳され、結果的に出力信号は第７図
に示す如く、場所に依る変化は認められず略均一
なものとする事が出来る。
のポテンシヤルは抵抗８，８…並びに接地抵抗９
に依つて分圧され、同図の（ET）で示す如く中
央部が低く、両端部に向うに従つて順次高くなつ
ており、一方逆に光検知部４での蓄積電荷量ｑは
中央部に於て多く、両端部に於て低くなるので、
この両者が重畳され、結果的に出力信号は第７図
に示す如く、場所に依る変化は認められず略均一
なものとする事が出来る。
この様に光検知部４での各透過性ゲート電極
３，３…下の反転層７，７…に電荷が蓄積される
毎に上述の転送ゲート６，６…に依つて、平担化
された電荷がCCD５に転送され、このCCD５の
出力端子から撮像出力信号として外部に取り出さ
れる事となるが、この１ライン分の撮像出力信号
が取り出される毎に各転送ゲート６，６…での転
送レベルに対応して各透過性ゲート電極３，３…
下の反転層７，７…に残存した電荷は、直ちに消
去されるのである。即ち、斯る残存電荷の消去法
としては、光検知部４で光電変換を開始する直前
に転送ゲート６の転送電圧源１０の電圧を一時的
に高くして、上記残存電荷を全てCCD５に転送
し、このCCD５を高速で駆動して直ちに残存電
荷を外部に掃き出す方法が採用される。又、上記
透過性ゲート電極３，３……に隣接して残存電荷
用転送ゲート及び残存電荷吸収用ドレインを設
け、各転送ゲート６，６…への転送信号の印加が
終了した時点につづいて残存電荷用転送ゲートに
転送信号を印加して各透過性ゲート電極３，３…
下の全ての残存電荷を残存電荷吸収用ドレインに
排出せしめる方法、あるいは単にゲート電極への
検知電圧（VO）を零とするかもしくは逆極性に
反転する事に依つてゲート電極３，３…下の反転
送を消滅せしめ残存電荷を半導体基板１中で再結
合させる方法を採用しても良い。
３，３…下の反転層７，７…に電荷が蓄積される
毎に上述の転送ゲート６，６…に依つて、平担化
された電荷がCCD５に転送され、このCCD５の
出力端子から撮像出力信号として外部に取り出さ
れる事となるが、この１ライン分の撮像出力信号
が取り出される毎に各転送ゲート６，６…での転
送レベルに対応して各透過性ゲート電極３，３…
下の反転層７，７…に残存した電荷は、直ちに消
去されるのである。即ち、斯る残存電荷の消去法
としては、光検知部４で光電変換を開始する直前
に転送ゲート６の転送電圧源１０の電圧を一時的
に高くして、上記残存電荷を全てCCD５に転送
し、このCCD５を高速で駆動して直ちに残存電
荷を外部に掃き出す方法が採用される。又、上記
透過性ゲート電極３，３……に隣接して残存電荷
用転送ゲート及び残存電荷吸収用ドレインを設
け、各転送ゲート６，６…への転送信号の印加が
終了した時点につづいて残存電荷用転送ゲートに
転送信号を印加して各透過性ゲート電極３，３…
下の全ての残存電荷を残存電荷吸収用ドレインに
排出せしめる方法、あるいは単にゲート電極への
検知電圧（VO）を零とするかもしくは逆極性に
反転する事に依つてゲート電極３，３…下の反転
送を消滅せしめ残存電荷を半導体基板１中で再結
合させる方法を採用しても良い。
尚、各転送ゲート６，６…間に設ける抵抗８，
８…は撮像装置のIC内に組み込まれるが、接地
抵抗９は外付部品として接続される。従つてこの
抵抗値を変化させる事に依つて転送電圧源１０の
各電極６，６…に対する分圧比を変える事が出来
るので、転送ゲート電極６，６…に対するポテン
シヤル変位度、即ち傾きを制御する事が出来る事
となり、常に最良の状態で撮像機能を得る事が可
能となる。
８…は撮像装置のIC内に組み込まれるが、接地
抵抗９は外付部品として接続される。従つてこの
抵抗値を変化させる事に依つて転送電圧源１０の
各電極６，６…に対する分圧比を変える事が出来
るので、転送ゲート電極６，６…に対するポテン
シヤル変位度、即ち傾きを制御する事が出来る事
となり、常に最良の状態で撮像機能を得る事が可
能となる。
本発明は以上の説明から明らかな如く、電荷転
送手段の信号転送の際の転送レベルを中央部と両
端部とを変化させているので、撮像出力信号レベ
ルが平坦化され、安定した特性の撮像装置を得る
事が出来る。
送手段の信号転送の際の転送レベルを中央部と両
端部とを変化させているので、撮像出力信号レベ
ルが平坦化され、安定した特性の撮像装置を得る
事が出来る。
第１図は従来装置の構造を示す平面図並びに縦
横断面図、第２図はフアクシミリの概念を示す光
学系図、第３図は従来装置の出力信号を示す波形
図、第４図は本発明撮像装置の構造を示す平面
図、第５図イ，ロは電荷転送状況を説明する為の
要部の断面図、第６図は本発明の主要部の電気回
路図並びにそのポテンシヤルレベル図、第７図は
本発明装置の出力信号を示す波形図であつて、３
は光透過性ゲート電極、５はCCD移送部、６は
転送ゲート、７は反転層、８は抵抗、９は接地抵
抗、を夫々示している。
横断面図、第２図はフアクシミリの概念を示す光
学系図、第３図は従来装置の出力信号を示す波形
図、第４図は本発明撮像装置の構造を示す平面
図、第５図イ，ロは電荷転送状況を説明する為の
要部の断面図、第６図は本発明の主要部の電気回
路図並びにそのポテンシヤルレベル図、第７図は
本発明装置の出力信号を示す波形図であつて、３
は光透過性ゲート電極、５はCCD移送部、６は
転送ゲート、７は反転層、８は抵抗、９は接地抵
抗、を夫々示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一次元的に配列された複数個の光検知素子か
ら成る光検知部と、この光検知部から得られる検
知信号を該光検知部に並設されたCCD信号移送
部に転送せしめる転送手段と、を備え、該転送手
段の信号転送の際の転送レベルをその中央部と両
端部とを変化せしめた事を特徴とするCCDを用
いた固体撮像装置。 ２ 上記転送手段は光検知素子の各ゲート領域と
CCDの各ゲート領域とに跨つた複数個の転送ゲ
ートに依つて構成され、これ等の転送ゲートは抵
抗を介して継続接続されると共にその中央部と一
括接続両端部との間に転送手段の信号転送レベル
を設定する転送電圧を印加する事を特徴とした特
許請求の範囲第１項記載のCCDを用いた固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263979A JPS55115776A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Solidstate image sensor using ccd |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263979A JPS55115776A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Solidstate image sensor using ccd |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55115776A JPS55115776A (en) | 1980-09-05 |
| JPS647543B2 true JPS647543B2 (ja) | 1989-02-09 |
Family
ID=12088401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2263979A Granted JPS55115776A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Solidstate image sensor using ccd |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55115776A (ja) |
-
1979
- 1979-02-27 JP JP2263979A patent/JPS55115776A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55115776A (en) | 1980-09-05 |
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