JPH02274183A - Driving method for solid-state image pickup element - Google Patents

Driving method for solid-state image pickup element

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JPH02274183A
JPH02274183A JP1096712A JP9671289A JPH02274183A JP H02274183 A JPH02274183 A JP H02274183A JP 1096712 A JP1096712 A JP 1096712A JP 9671289 A JP9671289 A JP 9671289A JP H02274183 A JPH02274183 A JP H02274183A
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photocharges
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solid
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栄一郎 東
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Abstract

PURPOSE:To reduce a smear by dissipating a potential barrier be tween a channel area and an overflow drain, and exhausting an unrequired photoelectric charge in the channel area to the overflow drain. CONSTITUTION:The potential of the overflow drain 12 is boosted, including even a channel stopping area by increasing the potential of the overflow drain area 12, and also, that of the channel area 13 is shallowed by decreasing the potential of a transfer electrode. Therefore, the potential barrier between the overflow drain 12 and the channel area 13 can be dissipated, and the photoelectric charge in the channel area 13 flows in the overflow drain 12. By employing such exhausting method of the photoelectric charge, the photoelectric charge in the channel area 13 of a CCD solid-state image pickup element can be exhausted simultaneously and in a short time, thereby reducing the smear.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はCCD固体撮像素子の駆動方法に係り、特に固
体撮像素子の撮像部の光電荷の排出駆動に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to a method for driving a CCD solid-state image sensor, and particularly relates to a drive for discharging photoelectric charges from an imaging section of a solid-state image sensor.

(ロ)従来の技術 従来、CCD固体撮像素子を用いた撮像装置に於いては
、CCDの動作原理を活用して電子的に露光制御を行う
ことが考えられている。このような露光制御方法は、例
えば特開昭63−24764号公報に開示されている如
く、垂直走査期間毎の光電変換期間の途中でそれまで撮
像部に蓄積した光電荷を転送排出し、残余の光電変換期
間に光電変換して得た光電荷を蓄積するように構成され
ており、光電荷の排出のタイミングの変更に依って光電
変換期間が伸縮されるものである。
(B) Prior Art Conventionally, in an imaging device using a CCD solid-state imaging device, it has been considered to electronically control exposure by utilizing the operating principle of the CCD. Such an exposure control method, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 63-24764, transfers and discharges the photocharges accumulated in the imaging section in the middle of the photoelectric conversion period of each vertical scanning period, and removes the remaining photoelectric charges. The photoelectric conversion period is configured to accumulate photoelectric charges obtained by photoelectric conversion during the photoelectric conversion period, and the photoelectric conversion period is expanded or contracted by changing the timing of discharging the photoelectric charges.

第6図は上述の如き露光制御を実施する際のブロック図
であり、第7図はこれに用いるフレームトランスファ型
CCDの模式図である。
FIG. 6 is a block diagram when performing the exposure control as described above, and FIG. 7 is a schematic diagram of a frame transfer type CCD used for this.

フレームトランスファ型のCCD固体撮像素子(1)は
、第7図に示す如く撮像部(1)、蓄積部(S)及び水
平転送部(H)からなるもので、撮像部(1)で得られ
る光電荷は、映像情報として一旦蓄積部(S)に転送蓄
積され、蓄積部(S)から水平転送部()l)を介し、
出力部(F)で電圧値に変換されて映像信号X〔、)と
して出力される。この映像信号X(1)は、信号処理回
路(2)でサンプルホールド、ガンマ補正等の処理が施
きれ、ビデオ信号Y6.)として外部機器に出力される
The frame transfer type CCD solid-state image sensor (1) consists of an imaging section (1), a storage section (S), and a horizontal transfer section (H), as shown in FIG. The photocharges are once transferred and accumulated as image information to the storage section (S), and are then transferred from the storage section (S) to the horizontal transfer section ()l).
The output section (F) converts it into a voltage value and outputs it as a video signal X [, ). This video signal X(1) is subjected to processing such as sample hold and gamma correction in a signal processing circuit (2), and the video signal Y6. ) is output to the external device.

一方、C0D(1)はパルス駆動されるものであり、撮
像部(I)には順方向転送りロック≠、或いは逆方向転
送りロックφ8が供給され、蓄積部(S)及び水平転送
部(1()には、蓄積転送りロックφ、及び水平転送り
ロックφ8が夫々供給される。即ち、逆方向転送りロッ
クφ3に依って、撮像部<1)の光電荷を蓄積部(S)
とは逆の方向(図中に破線で示す)に転送し、蓄積部(
S)と対向する側に設けられた排出ドレイン(D)に排
出した後、所定の期間撮像部(I)に光電荷を蓄積し、
この光電荷を順方向転送りロックφ、に依って蓄積部(
S)へ(図中に実線で示す)転送する。そして、蓄積転
送りロックφ、に依って蓄積部(S)から水平ライン毎
に水平転送部(H)に光電荷が転送され、さらに水平転
送りロックφ8に依って水平転送部()1)から出力部
(F)に転送される。
On the other hand, C0D (1) is driven by pulses, and forward direction transfer lock≠ or reverse direction transfer lock φ8 is supplied to the imaging section (I), and the storage section (S) and horizontal transfer section ( 1() is supplied with an accumulation transfer lock φ and a horizontal transfer lock φ8, respectively. That is, depending on the reverse direction transfer lock φ3, the photocharge of the imaging unit <1) is transferred to the storage unit (S).
It is transferred in the opposite direction (indicated by the broken line in the figure) and transferred to the storage section (
After discharging to the discharge drain (D) provided on the side opposite to S), photocharge is accumulated in the imaging section (I) for a predetermined period,
This photocharge is forward-transferred to the storage section (
S) (indicated by a solid line in the figure). Then, photocharges are transferred from the storage section (S) to the horizontal transfer section (H) for each horizontal line by the storage transfer lock φ, and further, by the horizontal transfer lock φ8, the photocharge is transferred to the horizontal transfer section (1). from there to the output section (F).

上述の順方向転送りロックφ、及び逆方向転送りロック
φ、は、夫々読出クロック発生回路(3〉及び排出クロ
ック発生回路<4)で作成されるもので、これらクロッ
ク発生回路(3バ4)には読出タイミング信号FT及び
排出タイミング信号BTが読出タイミング制御回路〈5
)及び排出タイミング制御回路(6)から供給される。
The above-mentioned forward transfer lock φ and reverse transfer lock φ are generated by the read clock generation circuit (3> and the discharge clock generation circuit <4), respectively, and these clock generation circuits (3 and 4) ), the read timing signal FT and the discharge timing signal BT are connected to the read timing control circuit <5
) and the discharge timing control circuit (6).

また、露光量判定回路<7)は、C0D(1)から得ら
れる映像信号X(1)の露光量を検知し、この露光量が
適正範囲以上であれば露光抑制信号CLO3E、適正範
囲以下であれば露光促進信号0PENを排出タイミング
制御回路(6)に与える。そして、排出タイミング制御
回路(6)は、露光抑制信号CLO3E、i光促進信号
0PENに従って光電荷の排出タイミングを設定する。
Further, the exposure amount determination circuit <7) detects the exposure amount of the video signal If so, an exposure promotion signal 0PEN is given to the discharge timing control circuit (6). Then, the discharge timing control circuit (6) sets the discharge timing of photocharges according to the exposure suppression signal CLO3E and the i-light promotion signal 0PEN.

第8図は第6図の動作を示すタイミング図である。FIG. 8 is a timing diagram showing the operation of FIG. 6.

読出タイミング信号FTは、垂直走査信号VDのブラン
キング期間毎の所定のタイミングにタイミングパルス■
を有し、このタイミングパルスの入力で読出クロック発
生回路(5)がクロックパルスOを発生する。従って、
順方向転送りロックφ2は、垂直走査信号VDのブラン
キング期間中にクロックパルス@を発生し、C0D(1
)の撮像部りI)の光電荷がブランキング期間中に蓄積
部(S)に転送される。
The read timing signal FT generates a timing pulse ■ at a predetermined timing in each blanking period of the vertical scanning signal VD.
The read clock generating circuit (5) generates a clock pulse O upon input of this timing pulse. Therefore,
The forward direction transfer lock φ2 generates a clock pulse @ during the blanking period of the vertical scanning signal VD, and C0D(1
) is transferred to the storage section (S) during the blanking period.

一方、排出タイミング信号BTは、C0D(1)の露光
量に応じたタイミングにタイミングパルス○を有し、こ
のタイミングパルスに従って排出駆動のためのクロック
パルスOが発生する。即ち、排出タイミング信号BTの
タイミングパルスは、露光量判定回路(7)の出力する
露光抑制信号CLO8Eに依ってタイミングが遅らせら
れ、露光促進信号0PENに依って単められるように構
成されており、排出駆動が完了してから読出駆動の始ま
るまでの期間に設定される光電変換期間Eは、C0D(
1)の露光量に応じて伸縮制御きれる。
On the other hand, the discharge timing signal BT has a timing pulse ◯ at a timing corresponding to the exposure amount of C0D(1), and a clock pulse O for discharge driving is generated in accordance with this timing pulse. That is, the timing pulse of the discharge timing signal BT is configured such that the timing is delayed by the exposure suppression signal CLO8E outputted from the exposure amount determination circuit (7) and is shortened by the exposure promotion signal 0PEN. The photoelectric conversion period E, which is set from the completion of the discharge drive to the start of the read drive, is C0D(
1) Expansion and contraction can be controlled according to the exposure amount.

(ハ)発明が解決しようとする課題 上述のCCD(1)に於いては、撮像部(I)の光電荷
を排出している期間中にも蓄積部(S)の光電荷を順次
転送出力しているため、逆方向転送りロックφ8のクロ
ックパルスに依るノイズが蓄積部(S)から転送出力さ
れる光電荷に重畳する問題がある。そこで、そのクロッ
クパルスを水平走査信号HDのブランキング期間内に収
めればノイズの重畳を防止できるが、垂直方向の画素数
の多いCCDに於いては、撮像部〈1)の光電荷を全て
排出せしめるために少なくとも数H期間(IHは1水平
走査期間)必要であり排出駆動のクロックパルスを水平
走査信号HDのブランキング期間内に収めることは不可
能である。
(c) Problems to be Solved by the Invention In the CCD (1) mentioned above, even during the period when the photocharges of the imaging section (I) are being discharged, the photocharges of the storage section (S) are sequentially transferred and output. Therefore, there is a problem in that noise due to the clock pulse of the reverse transfer lock φ8 is superimposed on the photocharges transferred and output from the storage section (S). Therefore, if the clock pulse is kept within the blanking period of the horizontal scanning signal HD, noise can be prevented from being superimposed; At least several H periods (IH is one horizontal scanning period) are required for ejection, and it is impossible to fit the clock pulse for ejection drive within the blanking period of the horizontal scanning signal HD.

また、撮像部(I)の光電荷を排出する場合には、読出
す場合と同様に全画素の光電荷を同時に排出できないた
めにスミアが発生することになる。この排出駆動時に発
生するスミアは、読出駆動時のスミアに重畳されるため
、C0D(1)から得られる映像信号X (l)のスミ
ア成分が増大することになる。
Furthermore, when discharging the photocharges from the imaging section (I), smear occurs because the photocharges from all pixels cannot be discharged at the same time, as in the case of reading. The smear generated during the ejection drive is superimposed on the smear during the readout drive, so the smear component of the video signal X (l) obtained from C0D(1) increases.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためのもので、光電変換
に依り発生する光電荷を蓄積する複数のチャネル領域が
チャネルストップ領域で互いに分離されて配列きれると
共に上記チャネル領域上に転送電極が設けられ、上記チ
ャネル領域中の過剰な光電荷を上記チャネルストップ領
域内に設けたオーバーフロードレインに受けるCCD固
体撮像素子の駆動方法に於いて、上記チャネル領域と上
記オーバーフロードレインとの間に電位障壁が形成され
る際に上記転送電極に印加される第1の1位及び上記オ
ーバーフロードレインに印加される第2の電位に対し、
上記転送電極の電位を上記第1の電位より低電位とする
と共に上記オーバーフロードレインの電位を上記第2の
電位より高電位とすることで上記チャネル領域と上記オ
ーバーフロードレインとの間の電位障壁を消滅させ、上
記チャネル領域中の不要な光電荷を上記オーバーフロー
ドレインに排出せしめることを特徴とする。
(d) Means for Solving the Problems The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, in which a plurality of channel regions that accumulate photocharges generated by photoelectric conversion are separated from each other by a channel stop region and arranged. In a driving method of a CCD solid-state image sensor, a transfer electrode is provided on the channel region, and excess photocharge in the channel region is received by an overflow drain provided in the channel stop region. With respect to the first potential applied to the transfer electrode when a potential barrier is formed between the overflow drain and the second potential applied to the overflow drain,
The potential barrier between the channel region and the overflow drain is eliminated by making the potential of the transfer electrode lower than the first potential and the potential of the overflow drain higher than the second potential. The method is characterized in that unnecessary photocharges in the channel region are discharged to the overflow drain.

(本)作用 本発明にイ衣れば、オーバーフロードレインの電位を高
くしてチャネルストップ領域も含めてオーバーフロート
しインのポテンシャルを深くすると共に、転送電極の電
位を低くしてチャネル領域のポテンシャルを浅くするこ
とで、オーバーフロードレインとチャネル領域との間の
ポテンシャル障壁(を位障壁)がなくなり、チャネル領
域にある光電荷がオーバーフロードレイン中に流れる。
(Book) Effect If the present invention is applied, the potential of the overflow drain is raised to deepen the potential of the overflow including the channel stop region, and the potential of the transfer electrode is lowered to increase the potential of the channel region. By making it shallow, there is no potential barrier between the overflow drain and the channel region, and photocharges in the channel region flow into the overflow drain.

このような光電荷の排出方法に依るとCCD固体撮像素
子の各チャネル領域中の光電荷が同時に且つ短期間で排
出されることになる。
According to such a method of discharging photocharges, the photocharges in each channel region of the CCD solid-state image sensing device are discharged simultaneously and in a short period of time.

(へ)実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。(f) Example Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明駆動方法を採用するCCD固体撮像素
子の要部平面図であり、第2図は第1図x−x’線断面
図である。ここでは、クロスゲート構造のフレームトラ
ンスファ型CCDの撮像部が示しである。
FIG. 1 is a plan view of a main part of a CCD solid-state imaging device employing the driving method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line xx' in FIG. 1. Here, an imaging section of a frame transfer type CCD with a cross-gate structure is shown.

P型の基板り10)の−面には、複数のチャネルストッ
プ領域(11〉がLOCO3に依って平行に形成されて
おり、このチャネルストップ領域(11)の下にオーバ
ーフロードレイン<12)が形成されていると共に、各
チャネルストップ領域(11)の間にN型のチャネル領
域(13)が拡散に依って形成されている。そして、チ
ャネルストップ領域(11)と直交する方向に複数の下
層電極(14)が等間隔で平行に配列され、さらにチャ
ネルストップ領域(11)に沿って複数の上層電極(1
5〉が形成きれている。この上層電極(15)には、下
m電極(14)の間隙を覆うような突出部が隣りの上層
電極(15)と互い違いになるように形成されている。
A plurality of channel stop regions (11) are formed in parallel on the negative side of the P-type substrate 10) by LOCO3, and an overflow drain <12) is formed below the channel stop regions (11). In addition, an N-type channel region (13) is formed between each channel stop region (11) by diffusion. A plurality of lower layer electrodes (14) are arranged in parallel at equal intervals in a direction perpendicular to the channel stop region (11), and a plurality of upper layer electrodes (14) are arranged in parallel at equal intervals in a direction perpendicular to the channel stop region (11).
5〉 is completely formed. This upper layer electrode (15) is formed with protrusions that cover the gap between the lower m electrodes (14) so as to alternate with the adjacent upper layer electrodes (15).

また、上層及び下層電極(14)(15)で囲まれた開
口部(16)には、P−型の受光領域(17)が形成さ
れている。このようなりロスゲート構造のCCD自体は
、本願出願人に依る特公明63−8625号公報に記載
のものと同一である。両電極(14)(15)は4相の
転送りロックφ、I〜φ、4でパルス駆動されるもので
、上層電極〈15)ニ!−1: 転送りロックφFl 
+ CAFjが交互に印加され、下層電極(14)には
転送りロックφ12.φ1.が印加される。きらにオー
バーフロードレイン(12)には、オーバーフロードレ
イン(12)の電位を制御する制御クロックφ。FDが
印加される。
Further, a P-type light receiving region (17) is formed in the opening (16) surrounded by the upper and lower layer electrodes (14) and (15). The CCD itself having such a loss gate structure is the same as that described in Japanese Patent Publication No. 63-8625 by the applicant of the present application. Both electrodes (14) and (15) are pulse-driven by four-phase transfer locks φ, I to φ, 4, and the upper electrodes (15) Ni! -1: Transfer lock φFl
+ CAFj is applied alternately, and a transfer lock φ12. φ1. is applied. The overflow drain (12) is connected to a control clock φ that controls the potential of the overflow drain (12). FD is applied.

チャネル領域(13〉に光電荷を蓄積する際には、例え
ば転送りロックφ21を正電位の高レベルに固定し、制
御クロックφ。FDを低レベルに固定する。上層電極(
15)の電位を高くすると共にオーバーフロードレイン
(12)の電位を低くすることで、チャネル領域(13
)のポテンシャルは、第3図に実線で示す如くチャネル
領域(13)のポテンシャルが深くなり、受光領域(1
7)とチャネルスト・yプ領域(11)とのポテンシャ
ルが浅くなってポテンシャル障壁を形成する。従って、
開口部(16)に入射された光に依り発生する光電荷は
、ポテンシャルの勾配に沿って受光領域(17)から電
極(15)の下のチャネル領域(13)内に流れ、チャ
ネル領域(13)中に蓄積される。そして、両電極(1
4)(15)がパルス駆動されることで、光電荷は両電
極(14)(15)に沿ってチャネルストップ領域(1
1)の間を蛇行しながら転送される。
When accumulating photocharges in the channel region (13), for example, the transfer lock φ21 is fixed at a high level of positive potential, and the control clock φ.FD is fixed at a low level.
By increasing the potential of the channel region (15) and lowering the potential of the overflow drain (12), the potential of the channel region (13) is increased.
), as shown by the solid line in Figure 3, the potential of the channel region (13) becomes deeper and the potential of the light receiving region (13) becomes deeper.
7) and the channel stop region (11) become shallow, forming a potential barrier. Therefore,
Photocharges generated by the light incident on the aperture (16) flow from the light-receiving region (17) into the channel region (13) under the electrode (15) along the potential gradient. ) is accumulated in Then, both electrodes (1
4) By pulse-driving (15), photocharges are distributed along both electrodes (14) and (15) to the channel stop region (1
The data is transferred meandering between 1).

一方、チャネル領域(13)内の不要な光電荷を排出さ
せる際には、例えば転送りロックφF1を負電位にする
と共に、制御クロックφ。1を高レベル(正電位)にす
る。上層電極(15)を負電位にすることで第3図に破
線で示す如く、上層電極(15)の下のチャネル領域(
13)のポテンシャルはチャネルストップ領域(11)
のポテンシャルより浅くなり、チャネル領域(13)と
チャネルストップ領域(11)との間のポテンシャル障
壁はなくなる。従って、受光領域(17〉の光電荷は、
チャネル領域<13)及びチャネルストップ領域(11
)を通過してオーバーフロードレイン(12)に流れる
。このとき、オーバーフロートしインク12〉のポテン
シャルが十分に深くなければ、受光領域(17)からの
光電荷を十分に受けることができないため、オーバーフ
ロードレインク12)の電位を高くしてポテンシャルを
深くしている。また、オーバーフロードレイン(12)
の電位を高くすることに依り、これに隣接するチャネル
ストップff1(11)のポテンシャルがチャネル領域
(13)のポテンシャルと共に浅くなるのを防止してい
る。
On the other hand, when discharging unnecessary photocharges in the channel region (13), for example, the transfer lock φF1 is set to a negative potential, and the control clock φ is set to a negative potential. 1 to high level (positive potential). By setting the upper layer electrode (15) to a negative potential, the channel region (
The potential of 13) is in the channel stop region (11)
The potential barrier between the channel region (13) and the channel stop region (11) disappears. Therefore, the photocharge of the light receiving area (17) is
Channel region < 13) and channel stop region (11
) to the overflow drain (12). At this time, if the potential of the overflow drain ink 12> is not deep enough, it will not be able to receive sufficient photocharge from the light receiving area (17), so the potential of the overflow drain ink 12) is increased to deepen the potential. are doing. Also, overflow drain (12)
By increasing the potential of the channel stop ff1 (11), the potential of the adjacent channel stop ff1 (11) is prevented from becoming shallow together with the potential of the channel region (13).

以上のような光電荷の排出方法に依れば、第7図の如き
逆転送を用いた光電荷の排出方法に比して、光電荷の排
出経路が極めて短くなるために、短期間で排出動作を完
了すると共に、何れのチャネル領域(13)でも同一の
タイミングで光電荷を排出できる。
According to the method of discharging photocharges as described above, the discharging path of photocharges is extremely short compared to the method of discharging photocharges using reverse transfer as shown in Fig. Upon completion of the operation, photocharges can be discharged from any channel region (13) at the same timing.

第4図は、上述の駆動方法を採用してCOD固体撮像素
子の露光制御を行う際のブロック図である。この図に於
いて、CCD(1)、信号処理回路(2)及び露光制御
回路(7〉は第6図と同一であり、同一部分には同一符
号が付しである。
FIG. 4 is a block diagram when exposure control of a COD solid-state image sensor is performed using the above-described driving method. In this figure, the CCD (1), signal processing circuit (2), and exposure control circuit (7) are the same as in FIG. 6, and the same parts are given the same reference numerals.

C0D(1)の撮像部には順方向転送りロックφ。The imaging unit of C0D(1) has a forward transfer lock φ.

が読出クロック発生回路(21)から供給され、オーバ
ーフロードレイン(12)には制御クロックφ。、0が
制御クロック発生回路(22)から供給される。これら
クロック発生回路(21)(22)には、動作タイミン
グ及び動作期間を設定する読出タイミング信号FT及び
排出期間設定信号DTが夫々読出タイミング発生回路(
23)及び排出期間設定回路(24)から供給される。
is supplied from the read clock generation circuit (21), and the control clock φ is supplied to the overflow drain (12). , 0 are supplied from the control clock generation circuit (22). These clock generation circuits (21) and (22) are supplied with a read timing signal FT and a discharge period setting signal DT for setting the operation timing and operation period, respectively.
23) and the discharge period setting circuit (24).

排出期間設定回路(24)は、第6図の読出タイミング
発生回路(6)と同様に動作するものであり、露光量判
定回路〈7)からの露光抑制信号CLO8E及び露光促
進信号0PENに従って排出期間を設定する。
The ejection period setting circuit (24) operates in the same manner as the readout timing generation circuit (6) in FIG. Set.

第5図は、第4図の動作を示すタイミング図である。読
出タイミング信号FTは、第8図と同様に垂直走査信号
VDのブランキング期間の所定のタイミングにタイミン
グパルス○を有しており、このタイミングパルスの入力
で読出クロック発生回路(21)はクロックパルスのを
発生する。
FIG. 5 is a timing diagram showing the operation of FIG. 4. The read timing signal FT has a timing pulse ○ at a predetermined timing during the blanking period of the vertical scanning signal VD, as in FIG. to occur.

排出期間設定信号DTは、垂直走査信号VDの立上りの
タイミングで低レベルとなり、垂直走査期間の特定のタ
イミングで高レベルとなるもので、低レベルの期間に於
いて排出期間を設定する。即ち、排出期間設定信号DT
が低レベルの場合、水平走査信号HDのブランキング期
間に転送りロックφ、が負電位、制御クロックφ。、0
が高レベルとなるように構成されており、排出期間設定
信号DTが低レベルの期間には、CCD(1)の撮像部
の光電荷がオーバーフロードレインに排出される。
The discharge period setting signal DT becomes low level at the rising timing of the vertical scanning signal VD and becomes high level at a specific timing of the vertical scanning period, and sets the discharge period during the low level period. That is, the discharge period setting signal DT
When is at a low level, the lock φ, which is transferred during the blanking period of the horizontal scanning signal HD, has a negative potential and the control clock φ. ,0
is at a high level, and during the period when the discharge period setting signal DT is at a low level, the photocharges in the imaging section of the CCD (1) are discharged to the overflow drain.

排出期間設定信号DTの立上りのタイミングは、第8図
に示す排出タイミング信号BTと同様に露光量判定回路
(7)からの露光抑制信号CLO8Eで遅らせられ、露
光促進信号0PENで早められる。このような構成は、
例えば水平走査信号HDでカウントアツプされるステッ
プカウンタと、立上りのタイミングを水平走査線数で記
憶し、露光抑制信号CLO8Eでカウントアツプ、露光
促進信号0PENでカウントダウンきれるアップダウン
カウンタを用い、両カウンタの出力の一致をコンパレー
タで検知する。そして、そのコンパレータの出力をブリ
ップフロップのセット入力とし、垂直走査信号VDの立
上りをリセット入力として、そのフリップフロップの出
力を排出期間設定信号DTとすることで実現できる。従
って、C0D(1)の撮像部の光電荷は、垂直走査信号
VDの立上りのタイミングから、露光量に応じて決まる
タイミングまでの期間にオーバーフロードレインへ排出
されることになり、この排出動作を終了してから読出駆
動の始まるまでの期間が光電変換期間Eとして設定され
る。この光電変換期間Eは、読出駆動タイミングが固定
されていることから、排出期間の伸縮に依って決定され
る。ここで、転送りロックφ、と制御クロックφ。、t
、とを排出期間中に水平走査信号HDのブランキング期
間に同期して変動しているのは、C0D(1)から順次
出力される映像情報X0.)に排出駆動のノイズが重畳
するのを防止するためであり、何れか一方を固定しても
差支えない。
The rise timing of the discharge period setting signal DT is delayed by the exposure suppression signal CLO8E from the exposure amount determination circuit (7) and advanced by the exposure promotion signal 0PEN, similarly to the discharge timing signal BT shown in FIG. Such a configuration is
For example, by using a step counter that counts up with the horizontal scanning signal HD, and an up/down counter that stores the rising timing in terms of the number of horizontal scanning lines, counts up with the exposure suppression signal CLO8E, and counts down with the exposure promotion signal 0PEN, both counters can be used. Detect matching of outputs using a comparator. This can be realized by using the output of the comparator as the set input of the flip-flop, using the rising edge of the vertical scanning signal VD as the reset input, and using the output of the flip-flop as the discharge period setting signal DT. Therefore, the photocharges in the imaging section of C0D(1) will be discharged to the overflow drain during the period from the rising edge of the vertical scanning signal VD to the timing determined according to the exposure amount, and this discharge operation will be terminated. The period from when the reading operation starts until the reading drive starts is set as the photoelectric conversion period E. Since the readout drive timing is fixed, this photoelectric conversion period E is determined depending on the expansion or contraction of the discharge period. Here, the transfer lock φ and the control clock φ. ,t
, and fluctuating in synchronization with the blanking period of the horizontal scanning signal HD during the discharge period is the video information X0 . ) to prevent the noise of the discharge drive from being superimposed on the drive, and there is no problem even if one of them is fixed.

尚、本実施例に於いては、垂直走査信号VDの立上りか
ら露光量に応じて決まるタイミングまでの期間に排出期
間を設定しているが、排出駆動の終了時点が同じであれ
ば排出駆動の始まりは垂直走査信号VDの立上りタイミ
ングに一致させる必要はない。
In this embodiment, the ejection period is set to the period from the rise of the vertical scanning signal VD to the timing determined according to the exposure amount, but if the ejection drive ends at the same time, the ejection drive The start does not need to coincide with the rising timing of the vertical scanning signal VD.

(ト)発明の効果 本発明に依れば、CCD固体撮像素子の撮像部の不要な
光電荷を極めて短い時間で且つ全画素の光電荷を同時に
排出することが可能になるため、水平走査信号のブラン
キング期間内で光電荷を排出でき、スミアの低減された
極めて有効な電子シャッタを実現できる。
(G) Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to discharge unnecessary photocharges from the imaging section of a CCD solid-state image sensor in an extremely short time and from all pixels at the same time. The photoelectric charge can be discharged within the blanking period of 20 seconds, making it possible to realize an extremely effective electronic shutter with reduced smear.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明駆動方法を採用するCCD固体撮像素
子の要部平面図、第2図は第1図のX −X′線断面図
、第3図はポテンシャル図、第4図は本発明駆動方法を
採用した露光制御方法のブロック図、第5図はそのタイ
ミング図、第6図は従来の露光制御回路のブロック図、
第7図はフレームトランスファ型CCD固体撮像素子の
模式的平面図、第8図は第6図のタイミング図である。 (1)・・・CCD固体撮像素子、 (3)(21)・
・・読出クロック発生回路、 (4)・・・排出クロッ
ク発生回路、  (5)(23)・・・読出タイミング
発生回路、 (7)・・・露光量判定回路、 (11〉
・・・チャネルストップ、(12)・・・オーバーフロ
ードレイン、  (13)・・・チャネル領域、 (1
4)・・・上層電極、 (15)・・・上層電極、〈2
2)・・・制御クロック発生回路、 (24)・・・排
出期間設定回路。
FIG. 1 is a plan view of the main parts of a CCD solid-state image sensor that employs the driving method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line X-X' of FIG. 1, FIG. 3 is a potential diagram, and FIG. A block diagram of an exposure control method employing the invention driving method, FIG. 5 is a timing diagram thereof, and FIG. 6 is a block diagram of a conventional exposure control circuit.
FIG. 7 is a schematic plan view of a frame transfer type CCD solid-state imaging device, and FIG. 8 is a timing diagram of FIG. 6. (1)...CCD solid-state image sensor, (3)(21)・
... Read clock generation circuit, (4) ... Ejection clock generation circuit, (5) (23) ... Read timing generation circuit, (7) ... Exposure amount judgment circuit, (11>
... Channel stop, (12) ... Overflow drain, (13) ... Channel region, (1
4)...Upper layer electrode, (15)...Upper layer electrode, <2
2)...Control clock generation circuit, (24)...Emission period setting circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光電変換に依り発生する光電荷を蓄積する複数の
チャネル領域がチャネルストップ領域で互いに分離され
て配列されると共に、 上記チャネル領域上に転送電極が設けられ、上記チャネ
ル領域中の過剰な光電荷を上記チャネルストップ領域内
に設けたオーバーフロードレインに受けるCCD固体撮
像素子の駆動方法に於いて、 上記チャネル領域と上記オーバーフロードレインとの間
に電位障壁が形成される際に上記転送電極に印加される
第1の電位及び上記オーバーフロードレインに印加され
る第2の電位に対し、 上記転送電極の電位を上記第1の電位より低電位とする
と共に上記オーバーフロードレインの電位を上記第2の
電位より高電位とすることで上記チャネル領域と上記オ
ーバーフロードレインとの間の電位障壁を消滅させ、 上記チャネル領域中の不要な光電荷を上記オーバーフロ
ードレインに排出せしめることを特徴とする固体撮像素
子の駆動方法。
(1) A plurality of channel regions that accumulate photocharges generated by photoelectric conversion are arranged so as to be separated from each other by a channel stop region, and a transfer electrode is provided on the channel region, and an excess amount in the channel region is arranged. In a method for driving a CCD solid-state imaging device in which photocharges are received by an overflow drain provided in the channel stop region, an electric charge is applied to the transfer electrode when a potential barrier is formed between the channel region and the overflow drain. With respect to the first potential applied to the overflow drain and the second potential applied to the overflow drain, the potential of the transfer electrode is set lower than the first potential, and the potential of the overflow drain is set lower than the second potential. A method for driving a solid-state imaging device, characterized in that a high potential is applied to eliminate a potential barrier between the channel region and the overflow drain, and unnecessary photocharges in the channel region are discharged to the overflow drain. .
(2)請求項第1項記載の固体撮像素子の駆動方法に於
いて、 水平及び垂直方向に走査される固体撮像素子の垂直走査
期間中、 第1の期間に上記チャネル領域の光電荷を上記オーバー
フロードレインに排出せしめた後、残余の第2の期間に
上記チャネル領域と上記オーバーフロードレインとの間
に電位障壁を形成して上記チャネル領域に光電荷を蓄積
し、 この第2の期間に蓄積した光電荷を一画面分の映像情報
として得ることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
(2) In the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, during a vertical scanning period of the solid-state imaging device that is scanned in the horizontal and vertical directions, the photocharges in the channel region are transferred to the After discharging to the overflow drain, a potential barrier is formed between the channel region and the overflow drain in the remaining second period to accumulate photocharges in the channel region, and the photocharges are accumulated in the second period. A method for driving a solid-state image sensor, characterized in that photoelectric charges are obtained as video information for one screen.
(3)請求項第2項記載の固体撮像素子の駆動方法に於
いて、 上記チャネル領域中の光電荷を水平走査線の帰線期間内
に限って上記オーバーフロードレインに排出せしめるこ
とを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
(3) The method for driving a solid-state imaging device according to claim 2, characterized in that the photocharges in the channel region are discharged to the overflow drain only during the retrace period of the horizontal scanning line. A method for driving a solid-state image sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003060188A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Sanyo Electric Co Ltd Solid-state imaging device and driving method thereof

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JPS59185475A (en) * 1983-04-06 1984-10-22 Canon Inc Driving method of solid-state image pickup element
JPS638625A (en) * 1986-06-27 1988-01-14 Ricoh Co Ltd Collimating lens for semiconductor laser

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