JPH0342747B2 - - Google Patents

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JPH0342747B2
JPH0342747B2 JP59020515A JP2051584A JPH0342747B2 JP H0342747 B2 JPH0342747 B2 JP H0342747B2 JP 59020515 A JP59020515 A JP 59020515A JP 2051584 A JP2051584 A JP 2051584A JP H0342747 B2 JPH0342747 B2 JP H0342747B2
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electrode
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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・
ドレン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
型イメージセンサーの正面図である。
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 image sensor.

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。OBは垂直方向に遮光された垂直転送レ
ジスタ部であり、オプチカルブラツクと呼ぶ。
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. OB is a vertical transfer register section that is vertically shielded from light and is called an optical black.

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
ヤリアは一方向(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 electrodes P 1 , P 3 , P 5 and electrodes P 2 , P 4 , P 6 , carriers are sequentially transferred in one 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を印加する事
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事により、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。
Therefore, for example, when a barrier is formed by applying voltage -V 1 to electrode P 2 , by alternately applying voltages -V 1 and V 3 to electrode P 1 , the electrode
The minority carriers accumulated under P1 are limited to a predetermined amount or less.

しかし、反面過剰なキヤリアを効果的に消滅さ
せる為には、蓄積期間中に半導体基板内にアキユ
ムレーシヨン状態と反転状態とを交互に、しかも
高速で形成してやらなくてはならない為、電力消
費が大きいという問題がある。又、このようなパ
ルス制御を高速で行うとこのパルスに起因するノ
イズが信号に混入するという問題がある。
However, in order to effectively eliminate excess carriers, accumulation states and inverted states must be formed alternately and at high speed in the semiconductor substrate during the accumulation period, which reduces power consumption. The problem is that it is large. Furthermore, when such pulse control is performed at high speed, there is a problem in that noise caused by the pulses is mixed into the signal.

第4図a,bはこのような問題を説明する為の
図である。図中100は後述のドライバー回路の
一部であつてやはり後述のクロツクジエネレータ
からのパルスΨABのタイミングに応じて所定のP
(ピーク)−P(ピーク)レベル−V1,V3の駆動パ
ルス(以下ABパルスφABと呼ぶ)を供給する。
FIGS. 4a and 4b are diagrams for explaining such a problem. In the figure, 100 is a part of a driver circuit which will be described later, and it operates at a predetermined P according to the timing of a pulse Ψ AB from a clock generator which will also be described later.
(Peak) - P (Peak) level -V 1 , V 3 drive pulses (hereinafter referred to as AB pulse φ AB ) are supplied.

101,109は微分用コンデンサ、102,
108はバイアス用ダイオード、104,107
はトランジスタ、103,106は平滑用コンデ
ンサ、105は電極P1の電極間に形成された容
量である。
101, 109 are differential capacitors, 102,
108 is a bias diode, 104, 107
is a transistor, 103 and 106 are smoothing capacitors, and 105 is a capacitor formed between the electrodes P1 .

第4図bは各部の波形を示す図である。第4図
bに基づき第4図aの動作を説明する。
FIG. 4b is a diagram showing waveforms at various parts. The operation of FIG. 4a will be explained based on FIG. 4b.

同図bの如くパルスΨABが入力されると、その
立ち上がりでトランジスタ107がONし、容量
105から電源−V1に向かつて電流iABが流れる
容量105には電源−V1が印加されて充電され
る。
When the pulse Ψ AB is input as shown in b in the same figure, the transistor 107 is turned on at the rising edge, and the power supply -V 1 is applied to the capacitor 105 through which the current i AB flows from the capacitor 105 toward the power supply -V 1 . It will be charged.

又、パルスΨABの立ち上がりではトランジスタ
104がONし電源+V3が容量Cに印加され、こ
の電圧V3で充電される。この場合、電極間容量
105は等価的に数1000PFの入力容量を持つて
いる為、電圧−V1とV3のパルス(以下ABパルス
φABと略す)を印加すると瞬間的に数A(アンペ
ア)の微分電流が流れてしまう。この電流が撮像
素子のシリコン基板を流れると、シリコン基板の
抵抗は数10mΩの値を有するので結局、数10mV
のノイズ(ここではABノイズと呼ぶ)を発生し
てしまう。このノイズを軽減するために、シリコ
ン基板の抵抗を小さくしたり、ABパルスの立ち
上がり、立ち下がり特性をゆるやかにして微分電
流の絶対値を小さくする方法が考えられるが、こ
れらの方法によつても数mVのABノイズは残
る。
Further, at the rising edge of the pulse Ψ AB , the transistor 104 is turned on and the power supply +V 3 is applied to the capacitor C, which is charged with this voltage V 3 . In this case, since the interelectrode capacitance 105 equivalently has an input capacitance of several thousand PF, when pulses of voltages -V 1 and V 3 (hereinafter abbreviated as AB pulse φ ) will flow. When this current flows through the silicon substrate of the image sensor, the resistance of the silicon substrate is several tens of mΩ, so it ends up being several tens of mV.
noise (referred to as AB noise here). In order to reduce this noise, there are ways to reduce the absolute value of the differential current by reducing the resistance of the silicon substrate or by making the rise and fall characteristics of the AB pulse gentler, but these methods also AB noise of several mV remains.

ところで撮像素子から出力される信号の標準的
なレベルは、通常数100mVであり、かつ撮像時
のダイナミツクレンジを標準信号レベルの4倍程
度にとれば、一般的な映像信号レベルはやはり約
100mVオーダーとなる。
By the way, the standard level of the signal output from the image sensor is usually several hundred mV, and if the dynamic range at the time of imaging is set to about four times the standard signal level, the general video signal level is still about
It will be on the order of 100mV.

従つて一般的なムービー撮像に於いて、特に被
写体が暗い場合に上記のABノイズが無視し得な
い程度に画面上に表われる。
Therefore, in general movie imaging, the above-mentioned AB noise appears on the screen to an extent that cannot be ignored, especially when the subject is dark.

又、一般に撮像素子の出力信号は、クランプ回
路と呼ばれる直流再生回路において、光学的に遮
光された部分OBに対応した信号が黒基準信号と
してクランプされる。そしてこの黒基準信号の期
間において、パルスを供給すると、前記黒基準信
号にABノイズが重畳してしまう。従つて、この
信号をクランプすると、前記ABノイズに起因し
たクランプ電位の変動が生じ、デイスプレイ上で
は線引き状の低周波ノイズとなつて画質を著しく
劣化させてしまう。
Further, in general, the output signal of the image sensor is clamped as a black reference signal by a DC reproducing circuit called a clamp circuit, in which a signal corresponding to the optically shielded portion OB is used. If a pulse is supplied during the period of this black reference signal, AB noise will be superimposed on the black reference signal. Therefore, when this signal is clamped, fluctuations in the clamp potential occur due to the AB noise, resulting in line-like low frequency noise on the display, significantly degrading the image quality.

このクランプ電位の電動率は、前述の標準信号
レベル(100mV)とABノイズのレベル(数m
V)の比だけでは決定されないが、クランプ効
果、ガンマ特性等を考慮してもNTSC信号レベル
で数10mVのノイズとして残る事が確められた。
又、このような現象は、特にABパルスφABをTV
同期(例えば水平同期)と非同期とした場合、或
いは被写体の輝度レベル等に応じてABパルスの
繰返えし周期を変化させた場合、クランプパルス
とABノイズの位相が変化した場合等に於いて著
しい。この場合数Hに亘つて輝度レベルが変化し
てしまうという欠点があつた。
The motorization rate of this clamp potential is the standard signal level (100mV) mentioned above and the AB noise level (several mV).
Although it is not determined by the ratio of V) alone, it was confirmed that even if clamp effects, gamma characteristics, etc. are considered, noise of several tens of mV remains at the NTSC signal level.
In addition, this phenomenon is especially true when the AB pulse φ AB is
In the case of synchronization (for example horizontal synchronization) and asynchronous, or when the repetition period of AB pulse is changed according to the brightness level of the subject, or when the phase of clamp pulse and AB noise changes, etc. Significant. In this case, there was a drawback that the brightness level changed over several H times.

(目的) 本発明は上述の如き技術の欠点を解消し得る正
確なクランプが可能な撮像装置を提供する事を目
的としている。
(Objective) It is an object of the present invention to provide an imaging device capable of accurate clamping that can eliminate the drawbacks of the above-mentioned techniques.

本発明の他の目的は、ABノイズの混入が少な
く、かつ消費電力が少なく、しかもブルーミング
防止効果の高い撮像装置を提供する事にある。
Another object of the present invention is to provide an imaging device that contains less AB noise, consumes less power, and is highly effective in preventing blooming.

本発明の更に他の目的はABノイズによる映像
信号の劣化を効果的に抑制し得る撮像装置を提供
する事にある。
Still another object of the present invention is to provide an imaging device that can effectively suppress deterioration of video signals due to AB noise.

(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5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。本実施例では第6,7
図に示すような一相駆動方式のフレームトランス
フアー型CCDを用いた場合につき説明する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an imaging device using an imaging element according to the present invention. In this example, the sixth and seventh
A case in which a single-phase drive type frame transfer type CCD as shown in the figure is used will be explained.

図中第1〜第4図と同じ符番のものは同じ要素
を示す。ISは撮像手段としてのCCDイメージセ
ンサーである。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ABパルスφAB
が印加されている。
In the figures, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 4 indicate the same elements. IS is a CCD image sensor as an imaging means. In this embodiment, together with the transfer clock φ PI to the light receiving section 1, an AB pulse φ
is applied.

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.

506はこのCCDイメージセンサーの転送に
必要な上記の転送パルスφPI,φPS,φS及び前述の
ABパルスφABを供給する読み出し手段としての
ドライバー回路であり、507はこれらパルスの
内φPI,φPS,φSのタイミング信号ΨPI,ΨPS,ΨS
形成する第1のクロツクジエネレーターである。
506 is the above transfer pulse φ PI , φ PS , φ S necessary for transfer of this CCD image sensor and the above-mentioned transfer pulse φ PI , φ PS , φ S
A driver circuit 507 serves as a reading means for supplying AB pulses φ AB , and 507 is a first clock circuit that forms timing signals Ψ PI , Ψ PS , Ψ S of φ PI , φ PS , φ S among these pulses. It is a rater.

514は再結合制御手段としての第2のクロツ
クジエネレーターであつて、該クロツクジエネレ
ーター514のタイミング信号ΨABに基づき、ド
ライバー回路506はABパルスφABを形成し、
後述のイメージセンサーの電極PABに供給する。
514 is a second clock generator as a recombination control means, and based on the timing signal Ψ AB of the clock generator 514, the driver circuit 506 forms an AB pulse φ AB ,
It is supplied to the electrode P AB of the image sensor described later.

508は基準発振器、509は水平クロツクカ
ウンタであり、発振器508の出力パルスをカウ
ントし、水平同期信号等を形成する。510は垂
直クロツクカウンタであり、水平クロツクカウン
タ509の出力としての水平同期信号をカウント
し垂直同期信号等を出力する。
Reference numeral 508 is a reference oscillator, and 509 is a horizontal clock counter, which counts output pulses of the oscillator 508 and forms horizontal synchronization signals and the like. A vertical clock counter 510 counts the horizontal synchronizing signal output from the horizontal clock counter 509 and outputs a vertical synchronizing signal and the like.

511はデコーダーであつて、カウンタ50
9,510の出力状態に応じて各種のタイミング
パルスを出力する。
511 is a decoder, and a counter 50
Various timing pulses are outputted according to the output state of 9,510.

即ち、複合同期信号C・Syncや複合ブランキ
ング信号C・BLK、転送パルスφPI,φPS,φS等の
為のタイミング信号を出力し、ドライバー回路5
06に供給する。
That is, the driver circuit 5 outputs timing signals for the composite synchronization signal C・Sync, the composite blanking signal C・BLK, the transfer pulses φ PI , φ PS , φ S, etc.
Supply to 06.

又、デコーダー511はアンドゲート513と
共に本発明に係る禁止手段を形成している。
Further, the decoder 511 and the AND gate 513 form inhibiting means according to the present invention.

即ち、第9図示のようなタイミングでローレベ
ルのENABLE−AB信号を出力する事により、
第2クロツクジエネレーターの出力に対し禁止を
かけている。512はDフリツプフロツプであつ
て出力をD入力端に入力する事により分周器を
形成している。
That is, by outputting the low level ENABLE-AB signal at the timing shown in Figure 9,
The output of the second clock generator is prohibited. 512 is a D flip-flop whose output is input to the D input terminal to form a frequency divider.

又、このフリツプフロツプのクロツク入力には
発振器508の出力が入力されている。
Further, the output of the oscillator 508 is input to the clock input of this flip-flop.

又、フリツプフロツプ512の出力と
ENABLE.AB信号との論理積がANDゲート51
3に於いてタイミングパルスΨABとして形成され
る。
Also, the output of flip-flop 512 and
The logical product with the ENABLE.AB signal is AND gate 51
3 is formed as a timing pulse Ψ AB .

又、デコーダー511は第9図示のようなタイ
ミングでクランプパルスCPOBを後述のクランプ
回路503に対して出力する。クランプパルス
CPOBがハイレベルの間クランプ動作が行なわれ
る。
Further, the decoder 511 outputs a clamp pulse CPOB to a clamp circuit 503, which will be described later, at a timing as shown in FIG. clamp pulse
Clamping operation is performed while CPOB is at high level.

又、デコーダー511はイメージセンサーISの
水平転送クロツクと同期したサンプリングパルス
SUMPをサンプル・ホールド回路502に対し
て出力する。
In addition, the decoder 511 generates a sampling pulse synchronized with the horizontal transfer clock of the image sensor IS.
SUMP is output to the sample and hold circuit 502.

又、ドライバー回路506の出力の内、複合同
期信号C・Sync、複合ブランキング信号C・
BLK等はプロセス回路504に供給されている。
Also, among the outputs of the driver circuit 506, a composite synchronization signal C・Sync, a composite blanking signal C・
BLK etc. are supplied to the process circuit 504.

又、プロセス回路504の出力は記録装置50
5に供給されている。
Further, the output of the process circuit 504 is sent to the recording device 50.
5.

第6図はイメージセンサーISの受光部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. 6 is a diagram schematically showing the electrode structure and potential in a cross section of the boundary area between the light receiving section 1 and the storage section 2 of the image sensor IS.

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 solid line in the figure indicates the potential state 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 indicates φ PI ,
This is when φ PS is set to high level and φ AB is set to low level.

尚、基板6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、5
は絶縁層である。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
導体基板とを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 6 by ion implantation. Also, 5
is an insulating layer. In addition, 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 constitutes a virtual electrode, although it is not shown in the diagram. For example, a P-type inversion layer is formed for this purpose. Therefore, the potential in the semiconductor region not covered by the electrodes is not changed by the bias applied to each electrode.

第7図は第6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5〜
第7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. 7 is a diagram showing an example of an electrode pattern in the area shown in FIG. CS is a channel stop and prevents horizontal charge movement. 5th~
According to the embodiment shown in FIG. 7, 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イメージセンサーに
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
部ポテンシヤルの階段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 using the polysilicon gate formation step for the electrode, which can be manufactured in the same process as the channel stop, and the ion implantation step for forming the internal potential steps.

第8図は第5図示の撮像素子を駆動する為にク
ロツクドライバー506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
Voutl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。
FIG. 8 shows the clock pulses φ AB , φ PI , φ PS , φ S output from the clock driver 506 to drive the image sensor shown in FIG. 5 and the output of the amplifier 4.
A vertical blanking signal is generated between times t 1 to t 3 and t 4 to t 6 in synchronization with the vertical synchronizing signal V D obtained for each television field, which is a waveform diagram of Voutl, etc.
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(第6図示一点鎖線の状態)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 .
It is fixed at V5 level (the state indicated by the dashed-dotted line in the sixth figure). 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、転送電極PPI下の基板
内(X領域)と仮想電極下の基板内(Y領域)に
夫々ポテンシヤルウエルが形成され、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 voltage level, potential wells are formed in the substrate under the transfer electrode P PI (X region) and in the substrate under the virtual electrode (Y region), and charges are accumulated in each well.

この蓄積期間の内の各水平ブランキング期間よ
り若干長い期間に第8図の如く、ABパルスφAB
が複数個供給される。このとき電極PAB下のポテ
ンシヤルは上下するが、このポテンシヤルが下が
つた時にできるウエル内の電荷の内の過剰電荷は
ポテンシヤルが上がつた時にはホールと再結合す
るので消滅し隣りのウエルには漏れ込まない。
As shown in FIG. 8, during a period slightly longer than each horizontal blanking period within this accumulation period, an AB pulse φ AB
Multiple pieces are supplied. At this time, the potential below the electrode P AB goes up and down, but when the potential goes down, the excess charge in the well is recombined with the hole and disappears when the potential goes up, and the charge in the adjacent well disappears. Does not leak.

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 to 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 V 4 is the electrode
The voltage value is such that the potential level under P AB is located between the upper and lower limits of the potential level of the virtual electrode section.

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8図時刻t1までの第1フイールドの蓄
積期間中に第6図示のX領域及びY領域内のウエ
ルにはいる電荷量をそれぞれXINT,YINTとする。
次に第8図時刻t2から始まる垂直転送時は転送の
はじめにφPIを中間レベルV5からV2レベルに立上
げることによつて第6図中のX領域の左隣りのY
領域の電荷がX領域に入り加算され、XINT+YINT
となり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第6図中のY領域の
左隣りのX領域の電荷がY領域に入り加算され
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, let the amounts of charge entering the wells in the X region and Y region shown in FIG. 6 during the accumulation period of the first field up to time t 1 in FIG. 8 be X INT and Y INT , respectively.
Next, during vertical transfer starting from time t2 in FIG. 8, by raising φPI from the intermediate level V5 to the V2 level at the beginning of the transfer,
The charges in the area enter the X area and are added, X INT + Y INT
Then, it is transferred to the storage section. Also, the second field changes φ PI from the intermediate level V 5 to − at the beginning of the transfer.
By lowering V1 , the charge in the X area to the left of the Y area in FIG. 6 enters the Y area and is added. Interlace operation is performed by changing the combination of charges added for each field in this manner.

これ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。
As a result, 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.

次に第9図は第5図示回路の詳細な動作タイミ
ングを示す図である。
Next, FIG. 9 is a diagram showing detailed operation timing of the circuit shown in FIG.

イメージセンサISから読み出される、点順次信
号をサンプル・ホールド回路502に於いて順次
サンプルホールドする事により、前記点順次信号
のデユーテイーを広げる。従つてこのサンプル・
ホールド回路502の出力Vout2は第9図示のよ
うになる。尚、ここでイメージセンサーISの遮光
部OBの出力は水平ブランキング期間H−BLKの
バツクポーチに於いて得られる。
By sequentially sampling and holding the dot sequential signal read from the image sensor IS in the sample/hold circuit 502, the duty of the dot sequential signal is widened. Therefore, this sample
The output Vout2 of the hold circuit 502 is as shown in FIG. Incidentally, here, the output of the light shielding part OB of the image sensor IS is obtained in the back porch of the horizontal blanking period H-BLK.

又、このサンプルホールド回路502の出力は
クランプ回路503に於いて、第9図示のクラン
プパルスCPOBによつてクランプされる。クラン
プ回路503の出力はプロセス回路504に於い
てγ補正、アパーチヤー補正等の補正を受けると
共に複合同期信号や複合ブランキング信号と混合
されてから、記録装置505に導びかれる。
Further, the output of this sample and hold circuit 502 is clamped in a clamp circuit 503 by a clamp pulse CPOB shown in FIG. The output of the clamp circuit 503 is subjected to corrections such as γ correction and aperture correction in a process circuit 504, and is mixed with a composite synchronization signal and a composite blanking signal before being led to a recording device 505.

又、本実施例では、禁止手段として機能するデ
コーダー511の出力ENABLE・ABによりク
ランプパルスCPOBの出力が少なくともハイレベ
ルの期間(時刻t10〜t11)即ちクランプ動作が行
なわれる間ABパルスφABはカツトされ、一定の
電位−V1が供給される。
Further, in this embodiment, the output ENABLE AB of the decoder 511, which functions as an inhibiting means, causes the output of the clamp pulse CPOB to be at least at a high level (time t 10 to t 11 ), that is, while the clamp operation is performed, the AB pulse φ AB is cut off, and a constant potential -V1 is supplied.

従つて、パルスφABの印加に伴なつて発生する
ノイズ(第9図AB NOISE)によりクランプレ
ベルが変動するおそれはない。
Therefore, there is no possibility that the clamp level will fluctuate due to the noise (AB NOISE in FIG. 9) generated with the application of the pulse φ AB .

又、本実施例では、クランプパルスCPOBがハ
イレベルとなるタイミングt10より時間τだけ余
裕をみた早いタイミングt9からクランプ終了時点
である時点t11までの間ABパルスφABの変動を禁
止しているが、これはABノイズの立下り部分が
クランプ時に於いてビデオ信号に混入しないよう
にする為である。
Furthermore, in this embodiment, the variation of the AB pulse φ AB is prohibited from a timing t 9 , which is earlier than the timing t 10 when the clamp pulse CPOB becomes high level, by a margin of time τ, to a certain time t 11 at which the clamp ends. This is to prevent the falling part of AB noise from being mixed into the video signal during clamping.

又、本実施例では光学像をイメージセンサに入
射し蓄積している間、通時ABパルスを供給する
のではなく、ほぼ水平ブランキング期間にのみ供
給しているので画面上のノイズを抑制し得る。し
かも節電効果も高い。
Furthermore, in this embodiment, while the optical image is incident on the image sensor and stored, the diachronic AB pulse is not supplied, but is supplied almost only during the horizontal blanking period, which suppresses noise on the screen. obtain. Moreover, it is highly energy-saving.

更に又、本実施例では水平ブランキング期間
(時刻t8〜t12)を水平期間の数%程度越えた期間
t7〜t13に於いてABパルスを印加するようにして
いるので一層ブルーミング抑制効果が大きい。
Furthermore, in this embodiment, the period exceeding the horizontal blanking period (times t 8 to t 12 ) by several percent of the horizontal period
Since the AB pulse is applied from t7 to t13 , the blooming suppression effect is even greater.

即ち、ブランキング期間H−BLKの直前の第
1の付加期間t7〜t8及び直後の第2の付加期間t12
〜t13においてもφABを供給しているのでよりブル
ーミングを防止し得る。
That is, the first additional period t 7 to t 8 immediately before the blanking period H-BLK and the second additional period t 12 immediately after the blanking period H-BLK.
Since φ AB is supplied even at ~t 13 , blooming can be further prevented.

更に、第1の付加期間を第2の付加期間よりも
長くしたので受像機の画面範囲(第9図IZ)にノ
イズが出てこない。即ち一般に第5図示回路50
2〜504等において信号を処理する過程で信号
に時間遅れが生じる。
Furthermore, since the first additional period is longer than the second additional period, noise does not appear in the screen area of the receiver (IZ in FIG. 9). That is, generally the fifth illustrated circuit 50
2 to 504, etc., a time delay occurs in the signal in the process of processing the signal.

例えば第9図示のVout2とVout3との間で示
されるような遅延が生じる。
For example, a delay as shown in FIG. 9 between Vout2 and Vout3 occurs.

従つて期間H−BLKを数%上まわつて、しか
もφABを供給する場合に第1の付加期間と第2の
付加期間とが共に同じ長さであると、画面の範囲
IZには第2の付加期間のABノイズが出て来てし
まう。勿論、第1、第2の付加期間を共に短くす
ると画面範囲には出ないが、その分再結合の能力
が劣化する。そこで本実施例では上述の如く第1
の付加期間を第2の付加期間より長くしているの
でφABを最大限供給する事ができる。
Therefore, when the period H-BLK is exceeded by several percent and φ AB is supplied, if both the first additional period and the second additional period are the same length, the screen range
AB noise of the second additional period appears in IZ. Of course, if both the first and second additional periods are shortened, the image will not appear in the screen range, but the recombination ability will deteriorate accordingly. Therefore, in this embodiment, the first
Since the additional period of φ AB is made longer than the second additional period, the maximum amount of φ AB can be supplied.

更に又、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。
Furthermore, 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.

又、本実施例ではABパルスの周波数が比較的
高い例を示しているが、この周波数は低くても良
く、その場合に本発明はクランプ動作中にこのパ
ルスの立上りや立下り等の変動部が入り込まない
ようにする為にABパルスの立上り、立下りを禁
止するものも含む。
Furthermore, although this embodiment shows an example in which the frequency of the AB pulse is relatively high, this frequency may also be low, and in that case, the present invention can prevent fluctuations such as the rise and fall of this pulse during the clamp operation. This also includes those that prohibit the rise and fall of AB pulses to prevent them from entering.

(効果) このように本発明によれば、蓄積期間中の内で
も水平ブランキング期間及びこの水平ブランキン
グ期間の直前の第1の付加期間と直後の第2の付
加期間だけφABを動作させているので節電効果が
高く、ノイズが目立たない。
(Effect) According to the present invention, φ AB is operated only during the horizontal blanking period, the first additional period immediately before the horizontal blanking period, and the second additional period immediately after the horizontal blanking period, even during the accumulation period. Because it has a high power saving effect, the noise is not noticeable.

また、本発明によれば水平ブランキング期間中
のクランプ動作時にはφAB供給しないために安定
したクランプ動作を実現することができる。
Furthermore, according to the present invention, stable clamping operation can be realized because φ AB is not supplied during clamping operation during the horizontal blanking period.

水平ブランキング期間内のほぼ全期間及びこの
直前の第1の付加期間及び第1の付加期間より短
かく、前記水平ブランキング期間直後の第2の付
加期間中に再結合させているので撮像素子からの
読み出し信号にノイズが乗らず、しかも節電効果
が高く、更に受像機の画面にもノイズが現われ
ず、又、ブルーミング防止効果も高い。
The image sensor Noise is not added to the read signal from the receiver, and the power saving effect is high.Furthermore, no noise appears on the screen of the receiver, and the blooming prevention effect is also high.

【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aは従来のクロツクドライバーの構
成図、同図bはその波形を示す図、第5図は本発
明の撮像装置の構成例を示す図、第6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7図は第5図示素子の電極パターン例
を示す図、第8図は本発明の撮像装置の駆動タイ
ミングチヤート、第9図はクロツクドライバーの
タイミング図。 IS……撮像手段としてのイメージセンサー、1
……受光部、PAB……再結合手段としての再結合
制御電極、506……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 a is a diagram of the conventional CCD image sensor. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the image pickup device of the present invention, and FIG. 6 is a structure of an image pickup device suitable for the image pickup device of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an example of the electrode pattern of the element shown in FIG. 5, FIG. 8 is a drive timing chart of the imaging device of the present invention, and FIG. 9 is a timing diagram of a clock driver. IS...Image sensor as an imaging means, 1
. . . Light receiving section, P AB . . . Recombination control electrode as recombination means, 506 . . . Clock driver as control means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光学像を電荷情報に変換するための複数の受
光部を有し前記電荷情報をテレビジヨン周期で読
み出す撮像手段と、 前記各受光部内の前記電荷情報の少なくとも一
部を他の極性の電荷と繰り返し再結合するための
周期信号を前記各受光部内の電極に印加する信号
供給手段と、 前記撮像手段の出力の一部をテレビジヨン周期
の水平ブランキング期間中の一部期間にクランプ
するクランプ手段と、 ほぼ前記一部期間を除く水平ブランキング期間
中に前記周期的信号を前記電極に印加するよう前
記信号供給手段を制御すると共に、前記水平ブラ
ンキング期間及び前記水平ブランキング期間の直
前の第1の付加期間及び該第1の付加期間よりも
短く前記水平ブランキング期間の直後の第2の付
加期間においても前記周期的信号を前記電極に印
加するよう前記信号供給手段を制御する制御手段
と、を有する撮像装置。
[Scope of Claims] 1. Imaging means having a plurality of light receiving sections for converting an optical image into charge information and reading out the charge information at a television cycle; and at least a portion of the charge information in each of the light receiving sections. signal supply means for applying a periodic signal to the electrodes in each of the light receiving sections for repeatedly recombining with charges of other polarity; and a part of the output of the imaging means during a horizontal blanking period of the television period. clamping means for clamping the period, and controlling the signal supply means to apply the periodic signal to the electrode during the horizontal blanking period excluding approximately the part of the period; the signal supply means for applying the periodic signal to the electrodes also during a first additional period immediately before the ranking period and a second additional period shorter than the first additional period immediately after the horizontal blanking period; An imaging device comprising: a control means for controlling.
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