JPH0479581A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明はアンチブルーミンク電極を有する撮像素子を含
む撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は、従来の撮像装置である電子スチルカメラのブ
ロック図てあり、１はレンズ、２は絞り、３はシャッタ
ー、４はシャッター絞り駆動回路である。５は固体撮像
素子て、ここでは後はど説明するフルフレーム転送型Ｃ
ＣＤとする。６は固体撮像素子駆動回路、７はクロック
発生回路である。８は固体撮像素子より得られたｊ−８
力を信号処理して前述した輝度信号を得る信号処理回路
である。９は輝度信号をＦＭ変調するＦＭ変調回路であ
る。１０はＦＭ変調された信号を磁気記録できるように
増幅するＲＦＣアンプである。１１は磁気ヘッド、１２
は記録媒体である磁気シートである。１３は磁気シート
を回転させるモーター１４はモーターサーボ回路、１５
はシステム全体の動作を制御するシステム制御回路であ
る。

１６．１７はシャッターレリーズスイッチであり、半押
しでスイッチ１６が、全押しでスイッチ１６と１７がオ
ン（ＯＮ）するようになっている。このスイッチをオン
（ＯＮ）する動作に同期して一連の静止画撮像シーケン
スか行なわれる。

第５図は、電子スチルカメラの撮像シーケンスを示した
ものである。第５図において時刻Ｔ１力）らＴ２の間に
後はと説明する動作によって固体撮像素子５の不要な電
荷をクリアする。Ｔ２からＴ３の間にシャッター３が開
かれ固体撮像素子５に露光され化３電荷か蓄積される。

Ｔ３でシャッター３が閉じられＴ３からＴ４の間に露光
期間中蓄積された電荷が読み出され、記録される。

第６し１は、固体撮像素子の構成を示す図である。第６
図に示す固体撮像素子５はフルフレーム型ＣＣＤとよば
れ、シャッター３と併用してスチルビデオカメラに用い
られる。第６図において２１は複数の垂直転送ＣＣＤて
構成された受光部、２２は水平ＣＣＤ、２３は出力アン
プである。受光部２１には垂直転送電極ΦＰＩと、後は
ど説明するアンチブルーミンク動作と垂直転送動作に用
いる電極ΦＡＢが備えられる。水平ＣＣＤ２２には水平
転送電極ΦＳが備えられる。

第７図は第６図に示した固体撮像素子のＣＣＤとしての
構造を示した図てあり、バーチャルフェーズ構造（ＩＥ
ＥＥ、Ｔｒａｎｓ、ＦＤ、Ｖｏｌ、ＩＥＤ−２０ｐｐｐ
　４８３＜８９　Ｍａｙ　］！１８］）として知られて
いる。すなわち簡単に説明すれば第７図はパーヂャルフ
ェーズＣＣＤの水平ＣＣＤ２２の図中水平方向の断面構
造とその断面に電位が分布している状態を示している。

ＣＣＤはＰ型シリコン基板３０上に形成されシリコン酸
化膜３１を介して水平転送電極２４が備えられている。

２５はＰ−タイプのイオン注入層であり２６はｎタイプ
のイオン注入層である。こ打らによってあたかも仮想的
な電極かあるかのごとく、その下に固定した階段状の電
位分布か生じる。電位の浅い方をハーチャルバリア、電
位の深い方をパーチャルウエルと呼ぶ。２７は階段状の
電位分布を形成するためのｎ型のイオン注入層である。

これらによって階段状の電位分布が形成され水平転送電
極２４にかかる電位によって階段状の電位分布か上下す
る。電位の浅い方をクロックドバリア、電位の深い方を
クロックドウェルと呼ぶ。クロック波形がＶＨになると
クロ・ンクトハリアとクロックドウェルの電位はノ＼−
チャルバリア、パーチャルウエルに比べて深くなりＶＬ
になると逆に浅くなる。

このようにクロック電圧をハイ（Ｈｉ）とロウ（Ｌｏｗ
）に切り換えることによって電荷２８が転送される。水
平ＣＣＤ２２も受光部２１もおなし原理によって電荷転
送か行われる。

第８図は受光部の図中垂直方向の断面構造を示した図で
あり、ブルーミングを抑制するだめのアンチブルーミン
グケート部とアンチブルーミングゲート電極２９が備え
られていることが第７図と１し較して異なっている。ア
ンチブルーミングゲート電極２９の下にはＰ−層は設け
られていない。

このような構造におけるアンチブルーミング動作につい
ては文献（ＩＥＥＥ、Ｔｒａｎｓ、ＥＤ−３０Ｎｏ、８
八ｕ　ｇ　ｕ　ｓ　１１９８３　ｐ９４］）に詳しく記
述されているのてここでは簡単な説明にととめる。アン
チブルーミングゲートはチャージポンプの原理により過
剰な電荷をホールと再結合させ消去してしまうものであ
る。

第９図はアンチブルーミングゲートの下のポテンシャル
分布を横軸を深さ方向として示した図である。シリコン
酸化膜３１と基板３０の界面には界面トラップ３２が存
在する。アンチブル−ミンクゲート電極２９に正の電圧
ＶＡＢＨをかけると過剰な電荷は電位の井戸からあふれ
て界面トラップ３２に捕獲される。次にアンチブルーミ
ングゲート電極２９に負の電圧ＶＡＢＬをかけると基板
３０からホールが吸い寄せらね界面トラップに捕獲され
ていた電荷と再結合する。このように露光中アンチブル
ーミングゲート電極２９に正負のクロックを印加するこ
とで過剰な電荷は界面トラップ３２を介して消去される
。

第１０図はこれまて説明してきた固体撮像素子５のスチ
ルビデオカメラにおける駆動タイミンクを説明したタイ
ミンクチャートである。第１０ト１は第５図と対応して
いる。不要電荷除去期間では垂直転送パルスとアンチブ
ルーミングゲートノヘルスは２相て駆動さね２、また、
水平転送ノ＼ルスＧま高速駆動されて不要電荷が除去さ
れる。露光期間ではアンチブルーミングケートのみ駆動
され、過１１Ｊな電荷が除去される。読みだし記録期間
でＧ注水子ブランキング３０１間に１段電荷が垂直転送
され、水平ＣＣＤ２２によって水平走査期間中信号電荷
力く出力アンプ２３へ転送され電圧に変換されて読み田
される。

第１１図は従来のアンチブルーミングパルスの、シャッ
ター秒時に応じた駆動パルスの状態を示す図である。ア
ンチブルーミングゲートパルスは１パルス毎に一定量の
過剰電荷を除去できるので周波数を高くすればするほど
単位時間の過剰？■荷除去能力を増すことが出来る。長
秒時露光になるほど単位時間当たりの露光量は減少する
からアンチブルーミンクゲートパルスの周波数を低くす
ることが出来る。またアンチブルーミンクゲートパルス
の周波数を高くするとホットホール効果による不要電荷
が発生して雑音が増加する。したがって従来長秒時露光
になるに従ってアンチブルーミングパルスの周波数を低
下させるよう制御していた。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、以−ヒのような従来の方法では充分な暗
電流低減効果を得られないことがわかった。第１２図は
アンチブルーミンクゲートパルスの周波数は一定にし、
パルスのハイ（Ｈｉ　）側の幅を変化させたときのアン
チブルーミング能力と暗電流値を示した図である。この
図によればパルス電圧のハイ（Ｈｉ）側の幅はある所定
の幅さえあわば一定のアンチブルーミング能力が得られ
、それ以上増やしても暗電流か増加するだけでアンチブ
ルーミング能力は増加しないことがわかる。

また、この暗電流の増加は長時間パルスの周波数が高く
なることでアンチブルーミングゲート電極下の空乏層か
広がりシリコンと酸化膜界面からの暗電流が発生しやず
くなるためと考えられる。

従って従来のように周波数だけを低減させるたけでは暗
電流の低減効果が充分でないことかわかった。

本発明は、以−ヒのような従来の問題点を解消するため
になされたもので、余分な暗電流の発生を防ぐ撮像装置
の提供を「Ｉ的としている。

（課題を解決するための手段） このため、本発明に係る撮像装置は、所定周期のパルス
信号をかけることによって電荷を再結合させ過剰な電荷
を消去するアンチブルーミング′准極を備えた撮像装置
において、露光期間中に撮像素子のアンチブルーミンク
電極に与えるパルス信号の周波数を露光時間に応じて変
化させると共に前記パルス信号の幅を所定の幅に保つ制
御手段を有することを特徴とすることにより、前記Ｌ１
的を達成しようとするものである。

〔作　用〕

以」−のような構成としたのて、撮像素子のホットホー
ル効果による雑音を増加させず、また余分な暗電流を発
生しないアンチブルーミング動作をさせることができる
。また、電極に与えるパルス信号の周波数を露光時間に
応じて変化させると共にパルス信号の幅を所定の幅のま
ま一定に保って制御すれば、適正なアンチブルーミング
動作か行える。

（実施例） 第１図は本発明に係る実施例の撮像装置である電子スチ
ルカメラのブロック図、第２図は同一１一実施例のアン
チブルーミングパルスの制御状態を示す図である。第３
図は同」二実施例のアンチブルーミングパルスの他の制
御状態を示す図である。

前記従来例第４図、第１１図におけると同一　（相当）
構成要素は同一符号で表わし、重複説明は省略する。

第１図において、１８は制御手段である単安定マルチバ
イブレータからなるパルス幅制御回路であり、クロック
発生回路７で生成された固体撮像素子５のアンチブルー
ミンクゲート電極２９に与えるパルスの幅を前記単安定
マルチブレータ回路のコンデンサ・抵抗の時定数で決ま
る一定幅に制御するものである。

以−ヒの構成により、未実施例の電子スチルカメラは、
露光期間中、アンチブルーミンクゲート電極２９に与え
るパルスをクロック発生回路７で生成し、そのパルス電
圧の周波数は露光時間か長秒時露光になるに従って低減
するが、そのパルス電圧の幅はパルス幅制御回路１８て
、パルス電圧のハイ（Ｈｉ　）側の幅が最高周波数の幅
からその周波数の数倍の幅以内の所定の幅で、ｙ＜ルス
幅制御回路１８の時定数で決まる一定幅に制御される。

パルス幅の範囲を限定したのは第１２図に示されるよう
に所定の幅さえあれば一定のアンチブルーミング能力が
得られ、そわ以−Ｌ増やしても暗電流が増加するだけで
ある為である。

次に、パルス幅制御回路１８の時定数設定により、第２
図はアンチブルーミングパルスが長秒時露光になるに従
って、パルスの周波数を低減させ、かつパルス電圧のハ
イ（Ｈｉ　）側の幅を最高周波数の幅で一定に保って制
御した状態を示し、第３図はアンチブルーミングパルス
が長秒時露光になるに従って、パルス電圧の周波数を低
減させ、かつパルス電圧のハイ（Ｈｉ　）側の幅を最高
周波の幅の２倍の幅で一定に保って制御した状態を示し
た。

なお、実施例では撮像装置として電子スチルカメラにつ
いて述べたが、テレビカメラ等についても本実施例と同
様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によりば、アンチブルーミ
ング電極に与えるパルス信号の周波数は露光時間に応じ
て変化させ、がっ、パルス信号の幅を所定の幅で一定に
保って制御するので、露光秒時が長くなった時でも充分
なアンチブルーミング能力を発揮することができ、余分
な暗電流の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の電子スチルカメラのブロ
ック図、第２図は同上実施例のアンチブルーミングパル
スの制御状態を示す図、第３図は同一ヒ実施例のアンチ
ブルーミングパルスの他の制御状態を示す図、第４図は
従来の電子スチルカメラのブロック図、第５図は電子ス
チルカメラの撮像シーケンスを示した図、第６図は固体
撮像素子の構成を示す図、第７図は固体撮像素子のＣＣ
Ｄとしての構造を示した図、第８図は受光部の構造を示
した図、第９図はアンチブルーミンダゲートの下のポテ
ンシャル分布を示１ノだ図、第１０図は固体撮像素子の
スヂルビデオカメラのタイミングチャート、第１１図は
従来のアンチブルーミングゲートのシャッター秒時に応
じた駆動パルスの制御状態を示す図、第１２図はアンチ
ブルーミングゲートパルスの幅を変化させたときのアン
チブルーミング能力と暗電流値を示した図である。 なお、各図中、同一符号は同一（相当）構成要素を示す
。 ５・・・固体撮像素子 １８・・・パルス幅制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定周期のパルス信号をかけることによって電荷を再結
   合させ過剰な電荷を消去するアンチブルーミング電極を
   備えた撮像装置において、露光期間中に撮像素子のアン
   チブルーミング電極に与えるパルス信号の周波数を露光
   時間に応じて変化させると共に前記パルス信号の幅を所
   定の幅に保つ制御手段を有することを特徴とする撮像装
   置。