JPH0260113B2 - - Google Patents

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JPH0260113B2
JPH0260113B2 JP59008778A JP877884A JPH0260113B2 JP H0260113 B2 JPH0260113 B2 JP H0260113B2 JP 59008778 A JP59008778 A JP 59008778A JP 877884 A JP877884 A JP 877884A JP H0260113 B2 JPH0260113 B2 JP H0260113B2
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JP
Japan
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electrode
transfer
signal
charge
receiving section
Prior art date
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Application number
JP59008778A
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Japanese (ja)
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JPS60153273A (en
Inventor
Shinji Sakai
Takao Kinoshita
Akira Suga
Akihiko Tojo
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE19853501138 priority patent/DE3501138A1/en
Priority to DE3546841A priority patent/DE3546841C2/en
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Priority to US07/129,946 priority patent/US4774585A/en
Priority to US07/196,853 priority patent/US4821105A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はブルーミングを効果的に抑制し得る撮
像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to an imaging device that can effectively suppress blooming.

(従来技術) 従来、特開昭56−138371号公報に示される如く
CCD等の固体イメージセンサにおいてブルーミ
ング防止の為に、受光面内にオーバー・フロー・
ドレインを設ける代わりに表面再結合を利用して
過剰キヤリアを消滅させるものが考えられてい
る。
(Prior art) Conventionally, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 138371/1983,
To prevent blooming in solid-state image sensors such as CCDs, overflow and
Instead of providing a drain, a method is being considered that utilizes surface recombination to eliminate excess carriers.

この方法によるものでは、受光面内の開口率を
犠牲にすることがないので感度が高く、又集積度
を向上させることができるので水平解像度がアツ
プする、等の利点を有する。
This method has advantages such as high sensitivity because it does not sacrifice the aperture ratio in the light-receiving surface, and higher horizontal resolution because the degree of integration can be improved.

第1図〜第3図はこのような表面再結合による
ブルーミング防止方法について説明する為の図
で、第1図は一般的なフレーム・トランスフアー
型CCDの正面図である。
1 to 3 are diagrams for explaining a blooming prevention method using such surface recombination, and FIG. 1 is a front view of a general frame transfer type CCD.

図中1は受光部で、感光性を有する複数の垂直
転送レジスタから成る。
In the figure, reference numeral 1 denotes a light receiving section, which is composed of a plurality of photosensitive vertical transfer registers.

又、2は蓄積部で、遮光された複数の垂直転送
レジスタから成る。
Further, reference numeral 2 denotes a storage section, which is composed of a plurality of vertical transfer registers that are shielded from light.

3は水平転送レジスタであつて、蓄積部2の各
垂直転送レジスタ内の情報を同時に1ビツトシフ
トすることによりこの水平転送レジスタに取り込
み、次いでレジスタ3を水平転送動作させること
により出力アンプ4からビデオ信号を得ることが
できる。
Reference numeral 3 denotes a horizontal transfer register; the information in each vertical transfer register of the storage section 2 is transferred by one bit at the same time to the horizontal transfer register, and then the video signal is transferred from the output amplifier 4 by causing the register 3 to perform a horizontal transfer operation. can be obtained.

一般に、受光部1の各垂直転送レジスタ内で形
成された情報は標準テレビジヨン方式における垂
直ブランキング期間内に、蓄積部2に垂直転送さ
れ、次の垂直走査期間内に水平転送レジスタ3よ
り順次1行ずつ読み出される。
Generally, the information formed in each vertical transfer register of the light receiving section 1 is vertically transferred to the storage section 2 during the vertical blanking period in the standard television system, and is sequentially transferred from the horizontal transfer register 3 within the next vertical scanning period. It is read line by line.

尚、ここで受光部1、蓄積部2、水平転送レジ
スタ3は夫々2相駆動されるものとし、夫々の転
送電極をP1,P2,P3,P4,P5,P6とし、その転
送クロツクを(φP1,φP2),(φP3,φP4),(φP5
,
φP6)とする。
Here, it is assumed that the light receiving section 1, the storage section 2, and the horizontal transfer register 3 are each driven in two phases, and the respective transfer electrodes are P1 , P2 , P3 , P4 , P5 , P6 , The transfer clocks are (φ P1 , φ P2 ), (φ P3 , φ P4 ), (φ P5
,
φ P6 ).

第2図はこのような転送電極P1〜P6下のポテ
ンシヤル・プロフイールを示す図であつて、例え
ばP型シリコン基板6に絶縁層5を介して設けら
れた各電極下には、イオン注入等により電子から
見てポテンシヤルの低い部分と高い部分とが形成
されており、例えば電極P2,P4,P6にローレベ
ルの電圧−V1を印加し、電極P1,P3,P5にハイ
レベルの電圧V2を印加した時には、図中実線の
ようなポテンシヤルが形成される。又、電極P1,
P3,P5にローレベル電圧V1を印加し、電極P2,
P4,P6にハイレベル電圧V2を印加した場合には
図中破線のようなポテンシヤルが形成される。
FIG. 2 is a diagram showing the potential profile under such transfer electrodes P1 to P6 . For example, by applying a low level voltage -V 1 to the electrodes P 2 , P 4 , P 6 , the electrodes P 1 , P 3 , P When a high level voltage V 2 is applied to 5 , a potential as shown by the solid line in the figure is formed. Moreover, the electrode P 1 ,
A low level voltage V 1 is applied to P 3 and P 5 , and the electrodes P 2 and
When a high level voltage V 2 is applied to P 4 and P 6 , a potential as shown by the broken line in the figure is formed.

従つて電極P1,P3,P5と電極P2,P4,P6とに
交番電圧を互いに逆位相で印加することによりキ
ヤリアは−方向(図では右方向)に順次転送され
ていく。
Therefore, by applying alternating voltages with opposite phases to the electrodes P 1 , P 3 , P 5 and the electrodes P 2 , P 4 , P 6 , the carriers are sequentially transferred in the negative direction (rightward in the figure). .

又、図中一点鎖線は電極に大きな正の電圧V3
を印加した場合のポテンシヤルを示し、このポテ
ンシヤルのウエルは反転状態となる為、所定量以
上の過剰なキヤリアは多数キヤリアと再結合し消
滅してしまう。
In addition, the dashed-dotted line in the figure indicates a large positive voltage V 3 at the electrode.
This shows the potential when .

第3図はこのような電極電圧と内部のポテンシ
ヤルの形状を半導体基板6の厚さ方向について示
した図で、図のように電極電圧V3に対してはポ
テンシヤル・ウエルは浅くなり、過剰キヤリアは
絶縁層との界面において多数キヤリアと再結合す
る第2の状態となる。
FIG. 3 is a diagram showing the shape of the electrode voltage and internal potential in the thickness direction of the semiconductor substrate 6. As shown in the figure, for electrode voltage V3 , the potential well becomes shallow and excess carrier becomes a second state in which it recombines with majority carriers at the interface with the insulating layer.

一方、電極電圧−V1においては第1の状態と
してのアキユムレーシヨン状態となり、界面周辺
に多数キヤリアが集まり易くなり、例えば不図示
のチヤネル・ストツパー領域からこの多数キヤリ
アが供給される。
On the other hand, when the electrode voltage is -V1 , the first state is an accumulation state, and a large number of carriers tend to gather around the interface, and the large number of carriers are supplied from, for example, a channel stopper region (not shown).

従つて例えば電極P2に電圧−V1を印加するこ
とによつてバリアを形成した状態で、電極P1に
電圧−V1とV3とを交互に印加することにより、
電極P1下に蓄積される少数キヤリアは所定量以
下に制限される。しかしこのような電荷再結合を
用いたCCDでは再結合の為のクロツクが出力信
号に混入し、固定パターンの雑音になるという問
題点があつた。このため、従来では水平ブランキ
ング期間内のみ前記再結合クロツクを供給するよ
うに構成されている。
Therefore, for example, by applying voltages -V 1 and V 3 alternately to electrode P 1 while forming a barrier by applying voltage -V 1 to electrode P 2 ,
The minority carriers accumulated under the electrode P1 are limited to a predetermined amount or less. However, CCDs using such charge recombination have the problem that the clock for recombination is mixed into the output signal, resulting in fixed pattern noise. For this reason, conventional devices are configured to supply the recombination clock only during the horizontal blanking period.

この従来の方式のCCDでは、フレーム転送が
垂直ブランキング期間内でスタートするために、
その直前の例えば1/2H(水平期間)程度の間再結
合クロツクが停止している場合が発生し、このた
め多くの電荷のたまつたままの状態で転送を開始
し、これによりスミア現象或いはブルーミング現
象を発生することがある。このため垂直ブランキ
ング期間中も駆動する方法も考えられるが、消費
電力等の問題から好ましい方式ではない。
In this conventional CCD, frame transfer starts within the vertical blanking period, so
For example, the recombination clock may be stopped for about 1/2H (horizontal period) just before that, and transfer starts with a lot of charge still accumulated, resulting in a smear phenomenon or Blooming phenomenon may occur. For this reason, a method of driving during the vertical blanking period may also be considered, but this is not a preferable method due to problems such as power consumption.

(目 的) 本発明は、フレーム転送の直前に再結合動作を
所定期間行なわせることによつてブルーミングま
たはスミアを防止でき、消費電力の増大もなく、
例外的に垂直ブランキング期間以外の部分で転送
する場合にも有効な撮像装置を提供することを目
的とするものである。
(Purpose) The present invention prevents blooming or smearing by performing a recombination operation for a predetermined period immediately before frame transfer, and does not increase power consumption.
It is an object of the present invention to provide an imaging device that is effective even when transferring data in a portion other than the vertical blanking period.

(実施例) 以下実施例に基づき本発明を説明する。(Example) The present invention will be explained below based on Examples.

第4図は本発明に係る撮像素子を用いた撮像装
置の一例を示す図である。本実施例では一相駆動
方式のフレームトランスフアー型CCDの場合に
つき説明する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an imaging device using an imaging element according to the present invention. In this embodiment, a case of a frame transfer type CCD using a single-phase drive method will be explained.

図中第1〜第3図と同じ符番のものは同じ要素
を示す。
In the figures, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3 indicate the same elements.

本実施例では受光部1に転送クロツクφPIと共
に、過剰電荷を表面再結合中心でホールと再結合
させて消滅する為のクロツクφABが印加されてい
る。
In this embodiment, a transfer clock φ PI and a clock φ AB are applied to the light receiving section 1 for causing excess charges to recombine with holes at the surface recombination center and disappear.

又、蓄積部2、水平転送レジスタ3には夫々転
送用のクロツクφPS,φSが印加されている。
Furthermore, transfer clocks φ PS and φ S are applied to the storage section 2 and the horizontal transfer register 3, respectively.

CKDはこれらのクロツクパルスφPI,φAB,φPS,
φS等を撮像素子に供給する為の制御手段としての
クロツクドライバー、CKGはこれらのパルスを
形成する為のタイミング信号を発生するクロツク
ジエネレータ、PAPは抑圧手段としてのプロセ
スアンプであつて後述の如く所定レベル以上の信
号を遮断もしくは非直線的に抑圧する為の
KNEE回路又はγ変換回路等を含む。ECDはエ
ンコーダであつて、アンプPAPを介したビデオ
信号はこのエンコーダによつて例えばNTSC信号
のような標準テレビジヨン方式の信号に変換され
る。
CKD uses these clock pulses φ PI , φ AB , φ PS ,
CKG is a clock generator that generates timing signals to form these pulses, and PAP is a process amplifier that serves as a suppression means. As described below, it is used to block or non-linearly suppress signals above a certain level.
Includes KNEE circuit or γ conversion circuit, etc. The ECD is an encoder, and the video signal passed through the amplifier PAP is converted by this encoder into a standard television system signal such as an NTSC signal.

第5図は受光部1と蓄積部2の境界領域の断面
の電極構造及びポテンシヤルの概略を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the electrode structure and potential in a cross section of the boundary region between the light receiving section 1 and the storage section 2. As shown in FIG.

図中PPIは受光部の転送クロツクφPIを印加する
転送電極、PABは再結合クロツクφABを印加する為
の再結合手段としての再結合制御電極、PPSは蓄
積部の転送クロツクφPSを印加する転送電極、図
の実線のポテンシヤル状態はφPI,φPSとしてロー
レベルの電圧を印加し、φABとしてハイレベルの
電圧を印加した場合のものであり、破線はφPI,
φPSをハイレベル、φABをローレベルとした場合の
ものである。
In the figure, P PI is the transfer electrode that applies the transfer clock φ PI of the light receiving section, P AB is the recombination control electrode as a recombination means for applying the recombination clock φ AB , and P PS is the transfer clock φ of the storage section. The transfer electrode to which PS is applied, the potential state shown by the solid line in the figure is when a low-level voltage is applied as φ PI , φ PS , and a high-level voltage is applied as φ AB , and the broken line is for φ PI ,
This is when φ PS is set to high level and φ AB is set to low level.

尚、基板SS内にはイオン注入により図示のよ
うなポテンシヤルの階段が形成されている。又、
電極PPI,PPS,PABによつて蔽われていない絶縁
層の下部即ち絶縁層と半導体基板との境界部分に
は図示はしていないが仮想電極(Virtual
electrode)を構成するための例えばP型反転層
が形成されている。従つて電極に蔽われていない
半導体領域内のポテンシヤルは各電極へのバイア
スによつて変化しないようになつている。
Incidentally, a potential staircase as shown in the figure is formed in the substrate SS by ion implantation. or,
Although not shown, a virtual electrode (virtual electrode) is placed in the lower part of the insulating layer that is not covered by the electrodes P PI , P PS , and P AB , that is, the boundary between the insulating layer and the semiconductor substrate.
For example, a P-type inversion layer is formed to constitute an electrode. Therefore, the potential in the semiconductor region not covered by the electrodes is not changed by the bias applied to each electrode.

尚、図中Xの領域を第1の領域、Yの領域を第
2の領域と考える。図示の如く、第2の領域は電
極PPSを含む領域を指す。又、この第1の領域、
第2の領域は一相駆動に限らず多相の駆動方法に
よるものについても同様に当てはまる。
Note that the area indicated by X in the figure is considered to be a first area, and the area indicated by Y is considered to be a second area. As shown, the second region refers to the region including the electrode P PS . Also, this first area,
The second region applies not only to single-phase driving but also to multi-phase driving methods.

第6図は第5図示の領域における電極パターン
の例を示す図である。CSはチヤネルストツプで
あつて水平方向の電荷の移動を阻止する。第4〜
第6図示の実施例によれば電荷再結合の為の電極
PABの巾を転送電極PPIの巾よりも充分小さくでき
るので過剰電荷を除去する場合に除去効率を高く
できる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electrode pattern in the region shown in FIG. CS is a channel stop and prevents horizontal charge movement. 4th~
According to the embodiment shown in FIG. 6, electrodes for charge recombination
Since the width of PAB can be made sufficiently smaller than the width of transfer electrode PPI , the removal efficiency can be increased when removing excess charge.

又、一相駆動方式のCCDイメージセンサに於
いて電荷の再結合動作を転送動作と独立して行な
うことができる。
Furthermore, in a single-phase drive type CCD image sensor, the charge recombination operation can be performed independently of the transfer operation.

しかも本実施例の撮像素子の再結合制御用構造
はチヤネルストツプと同一プロセスで製造可能な
電極用のポリシリコンゲート形成ステツプ及び内
部ポテンシヤルの段階を形成する為のイオン注入
ステツプで形成することができる。
Moreover, the recombination control structure of the image pickup device of this embodiment can be formed by a polysilicon gate formation step for an electrode, which can be manufactured in the same process as the channel stop, and an ion implantation step for forming an internal potential stage.

第7図は第4図示の撮像素子を駆動する為にク
ロツクドライバーCKDより出力されるクロツク
パルスφAB,φPI,φPS,φS及びアンプ4の出力
Vout等の波形図である。1テレビジヨンフイー
ルド毎に得られる垂直同期信号VDに同期して時
刻t1〜t3及びt4〜t6の間に垂直ブランキング信号
VBLKが出力される。
Figure 7 shows clock pulses φ AB , φ PI , φ PS , φ S output from clock driver CKD to drive the image sensor shown in Figure 4 and the output of amplifier 4.
It is a waveform diagram of Vout etc. A vertical blanking signal is generated between times t 1 to t 3 and t 4 to t 6 in synchronization with the vertical synchronization signal V D obtained for each television field.
V BLK is output.

又、HBLKは水平ブランキング信号である。先
ず時刻〜t1,t3〜t4,t6〜にかけての蓄積期間中
にφPIのレベルを−V1とV2の略中間レベルであ
る。V5レベルに固定する。又、各蓄積期間の終
了時点でフイールド毎にφPIを立上げるか立下げ
るかを切換えている。
Further, H BLK is a horizontal blanking signal. First, during the accumulation period from time t 1 , t 3 to t 4 , and t 6 , the level of φ PI is set to approximately the intermediate level between −V 1 and V 2 . V Fixed at 5 level. Further, at the end of each accumulation period, whether to raise or lower φ PI is switched for each field.

これにつき説明すると、蓄積期間中はφPIをV5
レベルにすることにより、第8図aに示す如く、
転送電極φPI下の基板内と仮想電極下の基板内に
夫々ポテンシヤルウエルA,Cが形成され、夫々
のウエルに電荷が蓄積される。
To explain this, during the accumulation period, φ PI is reduced to V 5
By setting the level, as shown in Figure 8a,
Potential wells A and C are formed in the substrate under the transfer electrode φ PI and in the substrate under the virtual electrode, respectively, and charges are accumulated in each well.

この蓄積期間の内の水平ブランキング期間に第
7図の如く、パルスφABが複数個供給される為、
電極PAB下のポテンシヤルは第8図aのように上
下するが、このポテンシヤルが下がつた時にでき
るウエルB内の電荷の内絶縁層5近傍に集められ
た過剰電荷はポテンシヤルが上がつた時にはホー
ルと再結合するので消滅しウエルAには漏れ込ま
ない。
Since a plurality of pulses φ AB are supplied during the horizontal blanking period of this accumulation period as shown in FIG.
The potential below the electrode P AB goes up and down as shown in Figure 8a, but when the potential goes up, the excess charge that is collected in the vicinity of the insulating layer 5, which is part of the charge in the well B, becomes Since it recombines with the hole, it disappears and does not leak into well A.

次いで時刻t1〜t2及びt4〜t5にかけてφABを複数
パルス供給することにより垂直転送直前の過剰電
荷を除去する。更に、時刻t2〜t3及びt5〜t6の間
に受光部1と蓄積部2の垂直方向の画素数に相当
する数のクロツクφPI,φPSが同相で供給される。
これにより受光部1内の各画素セル内の電荷は蓄
積部内の対応する蓄積セル内に転送されて蓄積さ
れる。
Next, by supplying multiple pulses of φ AB from time t 1 to t 2 and from t 4 to t 5 , excess charge immediately before vertical transfer is removed. Further, between times t2 to t3 and t5 to t6, clocks φ PI and φ PS of the same number as the number of pixels in the vertical direction of the light receiving section 1 and the storage section 2 are supplied in phase.
As a result, the charge in each pixel cell in the light receiving section 1 is transferred and accumulated in the corresponding storage cell in the storage section.

この時、本発明では再結合電極PABに印加する
クロツクφABをV4に固定する。この電圧V4は例え
ば第9図示の如く電極PAB下のポテンシヤルレベ
ルが仮想電極部のポテンシヤルレベルの上限と下
限の間に位置するような電圧値である。
At this time, in the present invention, the clock φ AB applied to the recombination electrode P AB is fixed at V4 . This voltage V4 is, for example, a voltage value such that the potential level below the electrode PAB is located between the upper and lower limits of the potential level of the virtual electrode portion, as shown in FIG.

ここで前述した如く、各蓄積期間の終了時点で
φPIを立上げるか立下げるかをフイールド毎に切
換えている。
As described above, at the end of each accumulation period, whether to raise or lower φ PI is switched for each field.

即ち、第7図時刻t1までの第1フイールドの蓄
積期間中にウエルA,C(もしくはB)にはいる
電荷量をそれぞれ第8図aのようにAINT,BINT,
CINTとする。次に第7図時刻t2から始まる垂直転
送時は第8図bに示す如く、転送のはじめにφPI
を中間レベルV5からV2レベルに立上げることに
よつて′と、′と……の部分に蓄積された
電荷が加算され、蓄積部に転送されていく。又、
第2フイールドは転送のはじめにφPIを中間レベ
ルV5から−V1に立下げることによつてと′,
と′,と′…の部分に蓄積された電荷を加
算する。このようにフイールド毎に加算される電
荷の組合わせを変えることによつてインタレース
動作をおこなわせる。
That is, the amount of charge entering wells A and C (or B) during the accumulation period of the first field up to time t1 in FIG. 7 is expressed as A INT , B INT , B INT ,
Let it be C INT . Next, at the time of vertical transfer starting from time t2 in FIG. 7, as shown in FIG. 8b, at the beginning of the transfer φ PI
By raising the voltage from the intermediate level V5 to the V2 level, the charges accumulated in the portions ′, ′, and so on are added and transferred to the storage section. or,
The second field is set by lowering φ PI from the intermediate level V 5 to −V 1 at the beginning of the transfer′,
Add the charges accumulated in and ′, and ′…. Interlace operation is performed by changing the combination of charges added for each field in this way.

このように構成することにより少ない画素数で
インターレース効果を持たせることができると共
に、暗電流レベルもフイールド毎に変化せずフリ
ツカも生じにくい。
With this configuration, an interlacing effect can be achieved with a small number of pixels, and the dark current level does not change from field to field, making flickering less likely to occur.

垂直転送が終了すると、時刻t3〜t4、t6〜の間
にクロツクφPSとφSとによつて蓄積部の電荷が水
平周期に同期して1行ずつ読み出され、水平ライ
ン信号として出力される。この期間t2〜t3,t6〜
は標準テレビジヨン信号の垂直走査期間に相当し
ている。
When the vertical transfer is completed, the charges in the storage section are read out line by line in synchronization with the horizontal cycle by the clocks φ PS and φ S between times t 3 - t 4 and t 6 , and the horizontal line signal is is output as This period t 2 ~ t 3 , t 6 ~
corresponds to the vertical scanning period of a standard television signal.

次にクロツクドライバーCKDの構成例を第1
0図に示すと共に、そのタイミングチヤートを第
11図に示す。第10、第11図中φDは1水平
期間に2回発生するパルス、TRGはフレーム転
送を行なう為のフレーム転送トリガーパルスであ
つて一般には垂直ブランキング期間或いはこれに
関連したタイミングで出力される。
Next, we will explain the configuration example of the clock driver CKD in the first example.
0 and its timing chart is shown in FIG. 11. In Figures 10 and 11, φD is a pulse that occurs twice in one horizontal period, and TRG is a frame transfer trigger pulse for frame transfer, which is generally output during the vertical blanking period or related timing. Ru.

又、このパルスTRGは例えば特願昭58−61098
号に示されるように垂直ブランキング期間以外の
任意のタイミングで出力されるものであつても良
い。その場合には、画像蓄積時間をこのパルス
TRGのタイミングによつて制御することもでき
る。
Also, this pulse TRG is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 58-61098.
As shown in the above, the output may be output at any timing other than the vertical blanking period. In that case, the image accumulation time is
It can also be controlled by the timing of TRG.

DフリツプフロツプD1はパルスTRGをクロツ
クとし、入力Dは常にハイレベルになつている為
TRGによるトリガ(時刻t7)で出力T1がハイレ
ベルとなる。したがつてDフリツプフロツプD2,
D3によりクロツクφD2ケ分だけ遅れて、(時刻t8)
T2が発生し、これによつてD1はクリアされ、T1
はローレベルとなる。この区間の長さはDフリツ
プフロツプの数の増減によつて減少又は増大させ
得る。本例ではこの区間t7〜t8を1水平期間とし
ているが、D2を略せば(1/2)H区間となる。T2
がハイレベルになつて後時刻t9でDフリツプフロ
ツプD4の出力T3がハイレベルとなり、所定のク
ロツクの後、カウンタCNTの出力CARRYによ
つてフリツプフロツプD3,D4がクリアされ(時
刻t10)、T2,T3がローレベルになつて、フレー
ム転送は終了する。
D flip-flop D1 uses pulse TRG as a clock, and input D is always at high level.
The output T 1 becomes high level due to the trigger by TRG (time t 7 ). Therefore, D flip-flop D 2 ,
Due to D 3 , the clock φ D is delayed by 2 minutes (time t 8 ).
T 2 occurs, which clears D 1 and T 1
becomes low level. The length of this section can be decreased or increased by increasing or decreasing the number of D flip-flops. In this example, this interval t 7 to t 8 is one horizontal period, but if D 2 is omitted, it becomes a (1/2) H interval. T2
becomes high level, and at time t9 , the output T3 of the D flip-flop D4 becomes high level, and after a predetermined clock, the flip-flops D3 and D4 are cleared by the output CARRY of the counter CNT (at time t9). 10 ), T 2 and T 3 become low level, and frame transfer ends.

φPI,φPS等はφPI,φPS発生回路SGで第7図の如
く発生し得るので、ここでは特に示さない。
Since φ PI , φ PS, etc. can be generated in the φ PI , φ PS generating circuit SG as shown in FIG. 7, they are not particularly shown here.

水平ブランキング信号HBLKはアンドゲートA2
によつてT2がハイレベルの間ローレベルとされ
ており、アンドゲートA2の出力はオアゲート
OR1においてT1との論理和によりT1′となる。こ
れによりT1′はφABを動作させる為のタイミング信
号となる。即ちT1′は垂直転送区間t8〜t10を除く
水平ブランキング期間と、出力T2の直前部分の
出力T1のハイレベル期間t7〜t8とのいずれかの期
間ハイレベルとなる。
Horizontal blanking signal H BLK is AND gate A 2
The output of AND gate A 2 is an OR gate.
The logical sum with T 1 in OR 1 results in T 1 ′. As a result, T 1 ' becomes a timing signal for operating φ AB . That is, T 1 ' is at a high level during either the horizontal blanking period excluding the vertical transfer period t 8 to t 10 or the high level period t 7 to t 8 of the output T 1 immediately before the output T 2 . .

クロツク信号CLKはアンドゲートA1によつて
T1′と論理的に乗じられクロツクCLK及び出力
T1′がハイレベル間のみφABを電圧V3にさせる為
のスイツチSW1をONし、T2がハイレベルの間、
SW2によりφABは中間レベルV4となる。又、その
いずれでもない時にはノアゲートN1の出力によ
りスイツチSW3が閉じφABは電圧−V1となる。
The clock signal CLK is controlled by AND gate A1 .
Logically multiplied by T 1 ′ clock CLK and output
Turn on switch SW 1 to make φ AB voltage V 3 only while T 1 ' is at high level, and while T 2 is at high level,
Due to SW 2 , φ AB becomes an intermediate level V 4 . When neither of these conditions exists, the switch SW3 is closed by the output of the NOR gate N1 , and φAB becomes the voltage -V1 .

以上によりパルスφABは、フレーム転送期間の
直前に所定時間供給され、転送直前の過剰電荷が
除去されるのでスミアを起こすことがない。
As described above, the pulse φ AB is supplied for a predetermined period of time just before the frame transfer period, and excess charge immediately before the transfer is removed, so that smear does not occur.

尚、以上の説明では一相駆動方式のフレーム転
送型CCDの例について述べたが、本発明は多相
駆動方式のCCDイメージセンサーにおいても同
様に適用可能であることは言うまでもない。又、
CCDに限らず画像信号を電荷に変換して蓄積す
るタイプのイメージセンサー全てに適用可能であ
ることも明らかである。
In the above explanation, an example of a frame transfer type CCD using a single-phase drive method has been described, but it goes without saying that the present invention is similarly applicable to a CCD image sensor using a multi-phase drive method. or,
It is clear that the present invention is applicable not only to CCDs but also to all types of image sensors that convert image signals into charges and store them.

(効 果) 以上のように、本発明によると、フレーム転送
の直前に電荷再結合の為のパルスを供給すること
によりフレーム転送開始時点までに蓄積された過
剰な電荷を適正値まで減少させ、これによつてフ
レーム転送時に上記過剰な電荷を転送しきれない
ことによつて発生するブルーミングやスミアを防
止することができる。
(Effects) As described above, according to the present invention, by supplying a pulse for charge recombination immediately before frame transfer, excessive charges accumulated up to the start of frame transfer are reduced to an appropriate value, This makes it possible to prevent blooming and smearing caused by the inability to transfer the excessive charges during frame transfer.

また垂直ブランキング期間中動作する場合のよ
うな消費電力の増大もなく、フイールド周期より
も短い蓄積時間を得るといつた例外的使用法のた
めに垂直ブランキング期間以外においてフレーム
転送をおこなう場合にも有効である。
In addition, there is no increase in power consumption like when operating during the vertical blanking period, and for exceptional uses such as obtaining an accumulation time shorter than the field period, it is possible to transfer frames outside the vertical blanking period. is also valid.

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

第1図は従来のCCDイメージセンサーの模式
図、第2図は第1図示センサーの駆動方法を説明
する図、第3図は表面電荷再結合の原理を説明す
る図、第4図は本発明の撮像装置の構成例を示す
図、第5図は本発明の撮像装置に適した撮像素子
の構造例を示す断面模式図、第6図は第5図示素
子の電極パターン例を示す図、第7図は本発明の
撮像装置の駆動タイミングチヤート、第8図a,
bは同実施例における夫々所定のタイミングにお
けるポテンシヤル状態を説明する図、第9図は電
極PAB下のポテンシヤルにつき説明する図、第1
0図はクロツクドライバーの構成例を示す図、第
11図はそのタイミング図。 1……受光部、PAB……再結合手段としての再
結合制御電極、CKD……制御手段としてのクロ
ツクドライバー。
Figure 1 is a schematic diagram of a conventional CCD image sensor, Figure 2 is a diagram explaining the driving method of the sensor shown in Figure 1, Figure 3 is a diagram explaining the principle of surface charge recombination, and Figure 4 is a diagram of the present invention. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of an image sensor suitable for the image sensor of the present invention; FIG. 6 is a diagram showing an example of the electrode pattern of the element shown in FIG. Figure 7 is a drive timing chart of the imaging device of the present invention, Figure 8a,
FIG. 9 is a diagram illustrating the potential state under the electrode P AB , and FIG.
FIG. 0 is a diagram showing an example of the configuration of a clock driver, and FIG. 11 is a timing diagram thereof. 1... Light receiving section, P AB ... Recombination control electrode as recombination means, CKD... Clock driver as control means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光学像を電荷信号に変換する受光部と、 該受光部内の電荷信号を転送して読み出す為の
転送電極と、 該受光部内の電荷の一部を他極性の電荷と再結
合させる為の再結合電極と、を有する撮像素子
と、 該撮像素子の前記受光部内の電荷信号を垂直ブ
ランキング期間内に転送して読み出す為の転送信
号を前記転送電極に供給すると共に、該転送信号
の供給の直前であつて前記垂直ブランキング期間
内に前記再結合電極に対して所定時間再結合動作
を行なわせる為の駆動信号を供給する制御手段
と、 を有する撮像装置。 2 光学像を電荷信号に変換する受光部と、 該受光部内の電荷信号を転送して読み出す為の
転送電極と、 該受光部内の電荷の一部を他極性の電荷と再結
合させる為の再結合電極と、を有する撮像素子
と、 該撮像素子の前記受光部内の電荷信号を垂直ブ
ランキング期間内に転送して読み出す為の転送信
号を前記転送電極に供給すると共に、該転送信号
の供給の直前であつて前記垂直ブランキング期間
内に前記再結合電極に対して所定時間再結合動作
を行なわせる為の駆動信号を供給する制御手段
と、 前記制御手段により撮像素子より読み出された
信号を用いてテレビジヨン映像信号を形成する信
号処理手段と、 を有する撮像装置。
[Claims] 1. A light receiving section that converts an optical image into a charge signal, a transfer electrode for transferring and reading out the charge signal in the light receiving section, and converting a part of the charge in the light receiving section into a charge of a different polarity. an image sensor having a recombination electrode for recombining; supplying a transfer signal to the transfer electrode for transferring and reading a charge signal in the light receiving section of the image sensor within a vertical blanking period; An imaging device comprising: control means for supplying a drive signal for causing the recombination electrode to perform a recombination operation for a predetermined time period immediately before supply of the transfer signal and within the vertical blanking period. 2. A light-receiving section that converts an optical image into a charge signal, a transfer electrode for transferring and reading out the charge signal in the light-receiving section, and a re-electrode for recombining part of the charge in the light-receiving section with charges of the other polarity. a coupling electrode; supplying a transfer signal for transferring and reading out a charge signal in the light receiving section of the image sensor to the transfer electrode during a vertical blanking period; and supplying the transfer signal to the transfer electrode; a control means for supplying a drive signal for causing the recombination electrode to perform a recombination operation for a predetermined time immediately before and within the vertical blanking period; An imaging device comprising: a signal processing means for forming a television video signal using the signal processing means.
JP59008778A 1984-01-18 1984-01-20 Image pickup device Granted JPS60153273A (en)

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US07/129,946 US4774585A (en) 1984-01-18 1987-11-25 Image pickup apparatus
US07/196,853 US4821105A (en) 1984-01-18 1988-05-17 Image pickup apparatus

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