JPS5822898B2 - Hand tie souchi - Google Patents
Hand tie souchiInfo
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- JPS5822898B2 JPS5822898B2 JP50058827A JP5882775A JPS5822898B2 JP S5822898 B2 JPS5822898 B2 JP S5822898B2 JP 50058827 A JP50058827 A JP 50058827A JP 5882775 A JP5882775 A JP 5882775A JP S5822898 B2 JPS5822898 B2 JP S5822898B2
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- charge transfer
- clock
- transfer element
- element array
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-
- 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
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一次元または二次元の光情報を半導体装置を介
して電気信号として得る装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for obtaining one-dimensional or two-dimensional optical information as an electrical signal via a semiconductor device.
従来光情報を電気信号に変換する装置として、たとえば
、自己走査機能を有したものとしては、(5elf−8
canned Image 5ensor IEEE
ED−18A611 (1971)、PAULK WE
IMER)に述べられている光センサーと電荷転送素子
(BBD)またはCCD等)との組合せにより、光情報
を電気信号に変換し読出す装置がある。Conventionally, as a device for converting optical information into an electrical signal, for example, a device with a self-scanning function (5elf-8
canned Image 5 sensor IEEE
ED-18A611 (1971), PAULK WE
There is a device that converts optical information into an electrical signal and reads it out using a combination of a photosensor and a charge transfer device (BBD) or CCD (such as IMER).
光センサーとし1てはホトダイオード、ホトトランジス
タがある。Examples of optical sensors include photodiodes and phototransistors.
また、電荷転送素子に直接光を照射し光電変換機能と読
出し機能を同一素子で行わせる方式があるが、この方式
は電荷転送中にも転送素子に光があたっているために光
学ひずみが大きく現在ではあまり行われていない。There is also a method in which the charge transfer element is directly irradiated with light to perform the photoelectric conversion function and the readout function in the same element, but this method causes large optical distortion because the transfer element is exposed to light even during charge transfer. This is not done much now.
本発明は前者の装置に関するもので光センサ一部と電荷
転送部とよりなり、光センサ一部と電荷転送部との光電
変換信号のやりとりを、新たに制御ラインを付加するこ
となく、単に電荷転送のためのクロック信号ラインに制
御□パルスを印加することにより光電変換信号を電荷転
送段に読み込むことを可能にするものである。The present invention relates to the former device, which is composed of a part of the optical sensor and a charge transfer part, and allows the exchange of photoelectric conversion signals between the part of the photosensor and the charge transfer part to be performed simply by simply charging the charge without adding a new control line. By applying a control □ pulse to the clock signal line for transfer, it is possible to read the photoelectric conversion signal into the charge transfer stage.
この効果は特別に読込み制御ラインを必要としないこと
から2次元マトリックスを構成する際に、センサーの高
密度化を可能にし、2次元光情報読出し装置としての性
能を著しく改善するものである。Since this effect does not require a special read control line, it is possible to increase the density of sensors when constructing a two-dimensional matrix, and the performance as a two-dimensional optical information reading device is significantly improved.
第1図は従来の光センサーの構成の一例でその等何回路
を示すものである。FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional optical sensor and shows its circuits.
第1図においてQlはホトダイオードDを一定時・間一
定電位にセットするためのトランジスタである。In FIG. 1, Ql is a transistor for setting the photodiode D to a constant potential for a certain period of time.
Q2はダイオードDの光電変換信号を電荷転送素子列の
任意の段Tr(n)に読込むためのトランジスタである
。Q2 is a transistor for reading the photoelectric conversion signal of the diode D into an arbitrary stage Tr(n) of the charge transfer element array.
T r(nL Tr (n+1 )は電荷転送回路を構
成しているトランジスタである。Tr(nL Tr (n+1)) is a transistor forming a charge transfer circuit.
この回・路においては、電荷転送素子列を駆動するクロ
ック制御ラインψ1.ψ2の他にダイオードを一定電位
にセットする制御ラインψ8と、光電変換信号を並列に
電位転送素子列に読込むための読込み制御ラインψ□が
必要となり、マトリックス(2次元センサー)を構成す
る場合にはこの制御ラインがセンサの高密度化の障害き
なる。In this circuit/circuit, clock control lines ψ1 . In addition to ψ2, a control line ψ8 for setting the diode to a constant potential and a read control line ψ□ for reading the photoelectric conversion signal into the potential transfer element array in parallel are required, and when configuring a matrix (two-dimensional sensor), This control line becomes an obstacle to increasing the density of sensors.
第2図は上記不都合を一部改善した本出願人の出願にか
かる特願昭49−101083号(特願昭51−284
27号公報参照)に示された例である。Figure 2 shows Japanese Patent Application No. 49-101083 (Japanese Patent Application No. 51-284) filed by the present applicant, which partially improved the above-mentioned disadvantages.
This is an example shown in Publication No. 27).
動作の詳細についてはここでは省くが、この要点は第1
図における読込みゲートQ2の制御ラインをクロックラ
インと共通にすることにより、制御ラインを合計3ライ
ンにし、センサーの二次元配置の高密度化を可能にした
例である。I will omit the details of the operation here, but the main point is
This is an example in which the control line of the read gate Q2 in the figure is shared with the clock line, thereby increasing the number of control lines to three lines in total, making it possible to increase the density of the two-dimensional arrangement of sensors.
本発明はさらに特定の駆動条件のもとて制御ラインの減
少をはかり、前述した機能をそのまま有し、かつ制御ラ
インは電荷転送のためのクロック制御ラインψ1.ψ2
のみの高密度化可能な自己走査形固体撮像装置を提供す
るものである。The present invention further aims to reduce the number of control lines under specific driving conditions, has the above-mentioned functions as is, and uses the control lines as clock control lines ψ1 . ψ2
The purpose of the present invention is to provide a self-scanning solid-state imaging device that can be made to have a high density.
ここで制御ラインが多いとなぜ高密度化の障害となるか
について第3図で簡単に説明する。Here, the reason why a large number of control lines becomes an obstacle to high density will be briefly explained with reference to FIG.
第3図は第1図の等何回路を半導体下に千面構。Figure 3 shows how many circuits in Figure 1 are placed under a semiconductor.
成した場合の配置例である。This is an example of the arrangement when
図ではダイオードDを一定時間一定電位にセットするた
めの制御ラインψ8とダイオードの変電変換信号を読込
むための読込み制御ラインψ□をY軸にとっである。In the figure, a control line ψ8 for setting the diode D to a constant potential for a certain period of time and a read control line ψ□ for reading the diode's power transformation conversion signal are placed on the Y axis.
また信号電荷転送のためのクロック制御ラインをX。Also, the clock control line for signal charge transfer is X.
軸にとっである。It's on the axis.
図中1はトランジスタQ1よりなるプリセットゲート、
2はトランジスタQ2よりなる読込みゲート、3は電荷
転送トランジスタTr(n)よりなる転送ゲートを意味
している。1 in the figure is a preset gate consisting of transistor Q1;
2 means a read gate made up of a transistor Q2, and 3 means a transfer gate made up of a charge transfer transistor Tr(n).
ここで、ψ8.ψ□ラインについてであるが、ダイオー
ド。Here, ψ8. Regarding the ψ□ line, it is a diode.
Dは光照射される必要があるために、これらの制御ライ
ンはダイオード上をさけて配線する必要がある。Since D needs to be irradiated with light, these control lines need to be routed avoiding the top of the diode.
その理由は配線が光遮蔽を起すからである。したがって
、これらの制御ラインはアクティブな領域以外に余分な
配線スパースを占有することになり、2次元アレーを構
成する場合の高密度化の障害となる。The reason for this is that the wiring causes light shielding. Therefore, these control lines occupy extra wiring sparse in areas other than the active area, which becomes an obstacle to high density when configuring a two-dimensional array.
第4図は本発明の一実施例にかかるのMOSトランジス
タ回路よりなる光センサーの構成例を示すものである。FIG. 4 shows an example of the configuration of a photosensor made of a MOS transistor circuit according to an embodiment of the present invention.
QlはホトダイオードDを一定時間一定電位にセットす
るためのトランジスタであり、Q2はホトトンジスタの
光電変換信号を電荷転送段に読込むためのトランジスタ
であり、Tr(n)。Ql is a transistor for setting the photodiode D to a constant potential for a certain period of time, Q2 is a transistor for reading the photoelectric conversion signal of the phototransistor into the charge transfer stage, and Tr(n).
Tr(n+1)は前述と同じく電荷転送素子例を構成す
るトランジスタである。Tr(n+1) is a transistor constituting an example of a charge transfer element as described above.
電荷転送素子例構成する1〜ランジスクTr(司、Tr
(n+1)にはそれぞれ電荷転送のための2相のクロッ
クパルスを印加するためのクロック制御ラインψ1.ψ
2が供給されている。Examples of charge transfer elements 1 to Ranjisku Tr
(n+1) are clock control lines ψ1 . . . for applying two-phase clock pulses for charge transfer. ψ
2 is supplied.
この実施例のセンサーにおいては2相のクロック制御ラ
インの一方のラインψ1を上記ホトダイオードの光電変
換信号を読込むためのトランジスタQ2の制御ゲートと
共通に結線し、2相のクロック制御ラインの他方のライ
ンψ2を上記ホトダイオードを一定時間一定電位に設定
するためのトランジスQ1の制御ゲートと共通に結線し
たものである。In the sensor of this embodiment, one line ψ1 of the two-phase clock control lines is commonly connected to the control gate of the transistor Q2 for reading the photoelectric conversion signal of the photodiode, and the other line ψ2 of the two-phase clock control lines is commonly connected to the control gate of the transistor Q1 for setting the photodiode to a constant potential for a certain period of time.
このセンサーによれば制御ラインは電荷転送のためのク
ロック制御ラインψ□、ψ2の2本に減少することがで
きる。According to this sensor, the number of control lines can be reduced to two, the clock control lines ψ□ and ψ2 for charge transfer.
以下第4図の回路構成の光センサーの動作について説明
する。The operation of the optical sensor having the circuit configuration shown in FIG. 4 will be explained below.
第5図は第4図の光センサーの要部の断面構成を示すも
のである。FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of essential parts of the optical sensor shown in FIG. 4.
図中10はP形半導体基板で、20はn影領域で基板1
0との間で構成されたホトダイオードDを示す。In the figure, 10 is a P-type semiconductor substrate, and 20 is an n-shaded area of the substrate 1.
A photodiode D configured between 0 and 0 is shown.
30はダイオードを一定電位にセットするためのトラン
ジスタQ1のドレイン領域、40はホトダイオードDの
光電変換信号を読込むためのトランジスタQ2のドレイ
ン領域であり同時に電荷転送素子例の途中段を構成する
トランジスタTr(n)のドレイン領域である。30 is the drain region of the transistor Q1 for setting the diode to a constant potential, 40 is the drain region of the transistor Q2 for reading the photoelectric conversion signal of the photodiode D, and at the same time, the transistor Tr(n ).
50は酸化膜60,70はトランジスタQ1.Q2のゲ
ートである。50 is an oxide film 60, 70 is a transistor Q1. This is the gate of Q2.
さて、ゲ゛−トロ0にセットパルスψ8を印加するとゲ
ート上に導電チャネルが形成されダイオードDはセット
パルスψ8に対応じた一定電位■□(通常はVψs v
、、、ここでVTはMOS)ランジスタの閾値電圧)に
保持される。Now, when a set pulse ψ8 is applied to the gate controller 0, a conductive channel is formed on the gate, and the diode D is at a constant potential corresponding to the set pulse ψ8 (usually Vψs v
, , where VT is held at the threshold voltage of a MOS transistor.
ψ8が切れると、ダイオードDは電気的に浮遊状態とな
る。When ψ8 is cut off, diode D becomes electrically floating.
この状態でダイオードに一定時間光を照射するとn影領
域20と半導体基板10間に光電流が流れその結果ダイ
オード電位がΔ■下がる。When the diode is irradiated with light for a certain period of time in this state, a photocurrent flows between the n-shaded region 20 and the semiconductor substrate 10, and as a result, the diode potential decreases by Δ■.
この値は光量に比例している。This value is proportional to the amount of light.
その状態でゲート70に読込みパルスψ□を印加すると
読込みトランジスターのドレイン領域40は酸化膜50
を介してゲートγ0と容量結合しているために読込みパ
ルスψ□により正の高い電位に引上げられる。In this state, when a read pulse ψ□ is applied to the gate 70, the drain region 40 of the read transistor is exposed to the oxide film 50.
Since it is capacitively coupled to the gate γ0 via the read pulse ψ□, it is pulled up to a high positive potential.
その結果ドレイン領域40からダイオードに電流が流れ
込む。As a result, current flows into the diode from the drain region 40.
この流れこんだ電荷量は一定時間の光照射により基板に
流れた電荷総量に比例している。The amount of charge flowing into the substrate is proportional to the total amount of charge flowing into the substrate due to light irradiation for a certain period of time.
以上のことで光電変換信号をψ□の印加によりダイオー
ドに流れ出た総電荷量として電荷転送素子列の任意の段
に読込むことができる。As described above, the photoelectric conversion signal can be read into any stage of the charge transfer element array as the total amount of charge flowing out to the diode due to the application of ψ□.
第6図は第4図に示す回路構成の駆動パルスの例である
。FIG. 6 is an example of drive pulses for the circuit configuration shown in FIG. 4.
第6図1.IIは制御ラインψ1.ψ2に印加するパル
ス信号波形を示し、■はダイオードDの電圧波形を示す
ものである。Figure 6 1. II is the control line ψ1. The pulse signal waveform applied to ψ2 is shown, and ■ indicates the voltage waveform of the diode D.
前述したダイオードセットパルスψ8はψ1の制御ライ
ンに図に庁すタイミング転送パルス100,200の電
圧より高電圧で印加する。The diode set pulse ψ8 mentioned above is applied to the control line of ψ1 at a voltage higher than the voltage of the timing transfer pulses 100 and 200 shown in the figure.
ダイオードはψ8でV□にセットされψ8が切れてから
TWの時間電気的に浮遊状態となる。The diode is set to V□ at ψ8, and becomes electrically floating for a time TW after ψ8 is cut off.
この間光照射を受はダイオード電位はΔ■下降する、こ
の状態で読込みパルスψ□をψ1の制御ラインに印加す
る。During this period, the potential of the diode receiving light irradiation decreases by Δ■. In this state, a read pulse ψ□ is applied to the control line of ψ1.
その結果前辺の理由でΔVの光電変換信号が電荷転送素
子の途中段に読込まれる、この時ダイオード電位ははマ
セット電位■□に近い値となる。As a result, for the reason mentioned above, a photoelectric conversion signal of ΔV is read into the middle stage of the charge transfer element, and at this time, the diode potential becomes a value close to the masset potential ■□.
読込まれた後ダイオードは再び■□に正しくセットされ
、読込まれた信号は、ψ1.ψ2に印加される電荷転送
のためのクロックパルス100,200で直列信号とし
て読出される。After being read, the diode is set correctly again to ■□, and the read signal is ψ1. It is read out as a serial signal with clock pulses 100 and 200 for charge transfer applied to ψ2.
この例の場合では、許される最大光電変換信号Δ■は、
はゾセットパルス電圧ψ8および読込みパルスψ□と転
送りロックパルス100,200の電圧との差の電圧で
与えられる。In this example, the maximum allowable photoelectric conversion signal Δ■ is
is given by the Zoset pulse voltage ψ8 and the voltage difference between the read pulse ψ□ and the voltage of the transfer lock pulses 100 and 200.
以上本発明による回路構成によれは、制御ラインの減少
により自己走査機能を有した、高密度の2次元固体撮送
装置が可能となる。According to the circuit configuration according to the present invention, a high-density two-dimensional solid-state imaging device having a self-scanning function can be realized by reducing the number of control lines.
さらに本発明によれば、ダイオードセット電圧および読
込み電圧を電荷転送りロック制御ラインに異るパルス電
圧の印加を任意に設定することが可能であるので光信号
を受光する際のデバイス電圧条件の自由度を有している
。Furthermore, according to the present invention, it is possible to arbitrarily set the application of different pulse voltages to the charge transfer lock control line for the diode set voltage and read voltage, so there is freedom in device voltage conditions when receiving optical signals. degree.
第1図は従来の光センサーの回路構成図、第2図は本出
願人の提案にかかる光センサーの回路構成図、第3図は
従来の光センサーの平面配置構成図、第4図は本発明の
一実施例の光センサーの回路構成図、第5図は第4図の
光センサーの要部構造断面図、第6図は第4図の光セン
サーの1駆動バスのタイミング図である。
D・・・・・・ホトダイオード、Ql・・・・・・ダイ
オードDを一定時間一定電位にセットするためのトラン
ジスタ、Q2・・・・・・光電変換信号を電荷転送段に
読込むためのトランジスタ、Tr’(n)、 Tr (
n+1 )・・・・・・電荷転送素子列を構成するトラ
ンジスタ、ψ1.ψ2・・・・・・クロック制御ライン
、ψ1・・・・・・読込みパルス、Q8・・・・・・セ
ットパルス。Figure 1 is a circuit configuration diagram of a conventional optical sensor, Figure 2 is a circuit configuration diagram of an optical sensor proposed by the applicant, Figure 3 is a planar layout configuration diagram of a conventional optical sensor, and Figure 4 is a diagram of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of the main structure of the optical sensor of FIG. 4, and FIG. 6 is a timing diagram of one drive bus of the optical sensor of FIG. 4. D...Photodiode, Ql...Transistor for setting the diode D to a constant potential for a certain period of time, Q2...Transistor for reading the photoelectric conversion signal into the charge transfer stage, Tr '(n), Tr (
n+1)...Transistors forming the charge transfer element array, ψ1. ψ2...Clock control line, ψ1...Read pulse, Q8...Set pulse.
Claims (1)
電荷転送素子列と、上記光感知素子の光電変換信号を上
記荷電転送素子列の任意の段に並列に読込むための第1
のゲート回路と、上記光感知素子を一定時間一定電位に
保持する第2のゲート回路と、上記電荷転送素子列を駆
動する第1のクロックと上記第1.第2のゲート回路を
駆動する第2のクロックとからなるクロック信号が印加
される2相または多相のラインとを有し、上記ラインの
内の1つのラインを上記第1のゲート回路の制御ライン
とし、上記ラインの内の他の1つのラインを上記第2の
ゲート回路の制御ラインとし、上記光感知素子の光電変
換信号を上記第2のクロックにより駆動された上記第1
のゲート回路を介して上記電荷転送素子列に並列に読込
み、しかる後上記第1のクロックにより、上記電荷転送
素子列を介して上記光電変換信号を一連の直列信号とし
て読み出すことを特徴とする半導体装置。1 A charge transfer element array consisting of a plurality of photo-sensing elements and a plurality of charge transfer elements, and a first charge transfer element array for reading photoelectric conversion signals of the photo-sensing elements into any stage of the charge transfer element array in parallel.
a second gate circuit that holds the photo-sensing element at a constant potential for a certain period of time, a first clock that drives the charge transfer element array, and a first clock that drives the charge transfer element array; a second clock for driving a second gate circuit; and a two-phase or multi-phase line to which a clock signal consisting of a second clock is applied, and one of the lines is used to control the first gate circuit. one of the lines is used as a control line of the second gate circuit, and the photoelectric conversion signal of the photosensitive element is transmitted to the first gate circuit driven by the second clock.
A semiconductor characterized in that the photoelectric conversion signal is read in parallel to the charge transfer element array through the gate circuit of the semiconductor device, and then the photoelectric conversion signal is read out as a series of serial signals via the charge transfer element array using the first clock. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50058827A JPS5822898B2 (en) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | Hand tie souchi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50058827A JPS5822898B2 (en) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | Hand tie souchi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51134090A JPS51134090A (en) | 1976-11-20 |
| JPS5822898B2 true JPS5822898B2 (en) | 1983-05-12 |
Family
ID=13095469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50058827A Expired JPS5822898B2 (en) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | Hand tie souchi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822898B2 (en) |
-
1975
- 1975-05-16 JP JP50058827A patent/JPS5822898B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51134090A (en) | 1976-11-20 |
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