JPH0638111A - 二次元電荷結合撮像素子の駆動方法 - Google Patents
二次元電荷結合撮像素子の駆動方法Info
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- JPH0638111A JPH0638111A JP4188513A JP18851392A JPH0638111A JP H0638111 A JPH0638111 A JP H0638111A JP 4188513 A JP4188513 A JP 4188513A JP 18851392 A JP18851392 A JP 18851392A JP H0638111 A JPH0638111 A JP H0638111A
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/715—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame interline transfer [FIT]
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 垂直ＣＣＤの転送効率の劣化をなくし、転送
電荷量を十分大きくし、大きなダイナミックレンジを得
る。 【構成】 撮像部から蓄積部へ電荷を転送している期間
に受光素子で発生した電荷を電荷排出ドレインに排出さ
せ、転送ゲートが導通状態になっても電荷が垂直ＣＣＤ
に流入しないようにした上で、転送効率や転送電荷量が
十分となる大きい振幅の転送ゲート駆動信号を印加する
ように駆動する。
電荷量を十分大きくし、大きなダイナミックレンジを得
る。 【構成】 撮像部から蓄積部へ電荷を転送している期間
に受光素子で発生した電荷を電荷排出ドレインに排出さ
せ、転送ゲートが導通状態になっても電荷が垂直ＣＣＤ
に流入しないようにした上で、転送効率や転送電荷量が
十分となる大きい振幅の転送ゲート駆動信号を印加する
ように駆動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次元電荷結合撮像素
子の駆動方法に関するものである。
子の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、入射光学像を光電変換する撮像
部と光電変換されて得られた信号電荷を蓄積する蓄積部
を備えた二次元電荷結合撮像素子（以下二次元ＣＣＤ撮
像素子と略記する。）の構成の一例を示す図である。図
５において、二次元ＣＣＤ撮像素子１は、複数個のフォ
トダイオードなどの受光素子２と受光素子２に組み合わ
された複数個の転送ゲート３および第１の垂直ＣＣＤ４
が、水平方向と垂直方向の二次元に配列されて構成され
た撮像部５と、第１の垂直ＣＣＤ４から転送される信号
電荷を１垂直走査期間蓄積する複数個の第２の垂直ＣＣ
Ｄ６で構成された蓄積部７と、蓄積部７から１水平走査
期間ごとに転送される走査線１本に対応した信号電荷を
水平方向に転送する水平ＣＣＤ８と、水平ＣＣＤ８から
転送された信号電荷を出力信号に変換する出力部９とか
ら構成されている。
部と光電変換されて得られた信号電荷を蓄積する蓄積部
を備えた二次元電荷結合撮像素子（以下二次元ＣＣＤ撮
像素子と略記する。）の構成の一例を示す図である。図
５において、二次元ＣＣＤ撮像素子１は、複数個のフォ
トダイオードなどの受光素子２と受光素子２に組み合わ
された複数個の転送ゲート３および第１の垂直ＣＣＤ４
が、水平方向と垂直方向の二次元に配列されて構成され
た撮像部５と、第１の垂直ＣＣＤ４から転送される信号
電荷を１垂直走査期間蓄積する複数個の第２の垂直ＣＣ
Ｄ６で構成された蓄積部７と、蓄積部７から１水平走査
期間ごとに転送される走査線１本に対応した信号電荷を
水平方向に転送する水平ＣＣＤ８と、水平ＣＣＤ８から
転送された信号電荷を出力信号に変換する出力部９とか
ら構成されている。
【０００３】受光素子２で光電変換され蓄積された信号
電荷は、１垂直走査期間ごとの垂直ブランキング期間に
転送ゲート３を介して第１の垂直ＣＣＤ４に転送され
る。次に、この信号電荷は、垂直ブランキング期間にお
いて、第１の垂直ＣＣＤ４を介して第２の垂直ＣＣＤ６
に垂直走査方向に順次転送される。第２の垂直ＣＣＤ６
に転送された信号電荷は、次に垂直走査期間において、
１水平走査期間ごとに順次水平ＣＣＤ８に転送され、次
いで、水平ＣＣＤ８が水平転送を行って信号電荷を出力
する。
電荷は、１垂直走査期間ごとの垂直ブランキング期間に
転送ゲート３を介して第１の垂直ＣＣＤ４に転送され
る。次に、この信号電荷は、垂直ブランキング期間にお
いて、第１の垂直ＣＣＤ４を介して第２の垂直ＣＣＤ６
に垂直走査方向に順次転送される。第２の垂直ＣＣＤ６
に転送された信号電荷は、次に垂直走査期間において、
１水平走査期間ごとに順次水平ＣＣＤ８に転送され、次
いで、水平ＣＣＤ８が水平転送を行って信号電荷を出力
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいて、転送ゲート３は、第１の垂直ＣＣＤ４と共通の
転送電極で構成され、同一の駆動信号で駆動されてい
る。従って、受光素子２で光電変換され蓄積された信号
電荷を読み出す転送ゲート駆動信号は、転送ゲート３を
介して第１の垂直ＣＣＤ４に電荷転送を行うために十分
高い駆動信号を印加する。図６は、この駆動信号を示す
波形図である。図６において、φＶI1〜φＶI4は、図５
における撮像部５の転送電極に印加する駆動信号を示
し、φＶS1〜φＶS4は、同様に図５における蓄積部７の
転送電極に印加する駆動信号を示す。時刻ｔ1 から時刻
ｔ4 までの期間Ｔ1 は、垂直ブランキング期間を示す。
おいて、転送ゲート３は、第１の垂直ＣＣＤ４と共通の
転送電極で構成され、同一の駆動信号で駆動されてい
る。従って、受光素子２で光電変換され蓄積された信号
電荷を読み出す転送ゲート駆動信号は、転送ゲート３を
介して第１の垂直ＣＣＤ４に電荷転送を行うために十分
高い駆動信号を印加する。図６は、この駆動信号を示す
波形図である。図６において、φＶI1〜φＶI4は、図５
における撮像部５の転送電極に印加する駆動信号を示
し、φＶS1〜φＶS4は、同様に図５における蓄積部７の
転送電極に印加する駆動信号を示す。時刻ｔ1 から時刻
ｔ4 までの期間Ｔ1 は、垂直ブランキング期間を示す。
【０００５】この垂直ブランキング期間Ｔ1 内の期間Ｔ
2 において、転送電極φＶI1に電圧ｖ２の転送ゲート駆
動信号電圧を印加して転送ゲート３を導通状態にし、転
送電極φＶI1に対応して配置された受光素子２に蓄積さ
れた信号電荷を転送電極φＶI1に読みだし、次に、時刻
ｔ2 から時刻ｔ3 までの期間に撮像部５と蓄積部７の転
送電極に同一周波数の垂直転送駆動信号を印加し、撮像
部５から蓄積部７まで信号電荷を転送する。しかしなが
ら、第１の垂直ＣＣＤ４に読み出された信号電荷を垂直
方向に転送するため撮像部５の転送電極に印加する同一
周波数の垂直転送駆動信号φＶS1〜φＶS4は、転送ゲー
ト３が導通状態にならない電圧ｖ１に低く設定しなけれ
ばならない。このため、垂直転送の転送効率や転送電荷
量が劣化する欠点があった。
2 において、転送電極φＶI1に電圧ｖ２の転送ゲート駆
動信号電圧を印加して転送ゲート３を導通状態にし、転
送電極φＶI1に対応して配置された受光素子２に蓄積さ
れた信号電荷を転送電極φＶI1に読みだし、次に、時刻
ｔ2 から時刻ｔ3 までの期間に撮像部５と蓄積部７の転
送電極に同一周波数の垂直転送駆動信号を印加し、撮像
部５から蓄積部７まで信号電荷を転送する。しかしなが
ら、第１の垂直ＣＣＤ４に読み出された信号電荷を垂直
方向に転送するため撮像部５の転送電極に印加する同一
周波数の垂直転送駆動信号φＶS1〜φＶS4は、転送ゲー
ト３が導通状態にならない電圧ｖ１に低く設定しなけれ
ばならない。このため、垂直転送の転送効率や転送電荷
量が劣化する欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、上記従来の欠点をなく
し、垂直ＣＣＤの転送効率の劣化がなく、転送電荷量が
十分大きくできる二次元電荷結合撮像素子の駆動方法を
提供することにある。
し、垂直ＣＣＤの転送効率の劣化がなく、転送電荷量が
十分大きくできる二次元電荷結合撮像素子の駆動方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、過剰電荷の排
出ドレインを備え、入射光を光電変換する受光素子と受
光素子で光電変換され蓄積された被写体からの入射光に
対応した信号電荷を一定周期ごとに読み出す転送ゲート
と信号電荷を垂直走査方向に転送する第１の垂直ＣＣＤ
とからなる単位画素を水平と垂直の二次元に複数個配列
した撮像部と、撮像部から転送された信号電荷を蓄積
し、１垂直期間内で順次垂直走査方向に転送する複数個
の第２の垂直ＣＣＤからなる蓄積部と、蓄積部から垂直
転送されてきた信号電荷を水平走査方向に順次転送する
水平転送部と、水平転送部から転送されてくる信号電荷
を受け、電圧信号に変換する出力部とを備える二次元電
荷結合撮像素子の駆動方法において、複数個の前記受光
素子で光電変換され蓄積された被写体からの入射光に対
応した信号電荷を、一定周期ごとに複数個の第１の垂直
ＣＣＤに読み出した直後の第１の垂直ＣＣＤから第２の
垂直ＣＣＤへの電荷転送期間に、前記受光素子で光電変
換された入射光に対応した信号電荷を前記過剰電荷排出
ドレインに排出することのできる第１の電圧を過剰電荷
排出ドレインに印加し、第１の垂直ＣＣＤから第２の垂
直ＣＣＤへ電荷転送期間以外の期間に複数個の受光素子
が被写体からの入射光を光電変換し電荷を蓄積すること
のできる第２の電圧を過剰電荷排出ドレインに印加し、
第１の垂直ＣＣＤから第２の垂直ＣＣＤへ電荷を転送す
る転送ゲート駆動信号の振幅を第１の垂直ＣＣＤから第
２の垂直ＣＣＤへの電荷転送期間以外の期間より大きい
振幅で駆動することを特徴としている。
出ドレインを備え、入射光を光電変換する受光素子と受
光素子で光電変換され蓄積された被写体からの入射光に
対応した信号電荷を一定周期ごとに読み出す転送ゲート
と信号電荷を垂直走査方向に転送する第１の垂直ＣＣＤ
とからなる単位画素を水平と垂直の二次元に複数個配列
した撮像部と、撮像部から転送された信号電荷を蓄積
し、１垂直期間内で順次垂直走査方向に転送する複数個
の第２の垂直ＣＣＤからなる蓄積部と、蓄積部から垂直
転送されてきた信号電荷を水平走査方向に順次転送する
水平転送部と、水平転送部から転送されてくる信号電荷
を受け、電圧信号に変換する出力部とを備える二次元電
荷結合撮像素子の駆動方法において、複数個の前記受光
素子で光電変換され蓄積された被写体からの入射光に対
応した信号電荷を、一定周期ごとに複数個の第１の垂直
ＣＣＤに読み出した直後の第１の垂直ＣＣＤから第２の
垂直ＣＣＤへの電荷転送期間に、前記受光素子で光電変
換された入射光に対応した信号電荷を前記過剰電荷排出
ドレインに排出することのできる第１の電圧を過剰電荷
排出ドレインに印加し、第１の垂直ＣＣＤから第２の垂
直ＣＣＤへ電荷転送期間以外の期間に複数個の受光素子
が被写体からの入射光を光電変換し電荷を蓄積すること
のできる第２の電圧を過剰電荷排出ドレインに印加し、
第１の垂直ＣＣＤから第２の垂直ＣＣＤへ電荷を転送す
る転送ゲート駆動信号の振幅を第１の垂直ＣＣＤから第
２の垂直ＣＣＤへの電荷転送期間以外の期間より大きい
振幅で駆動することを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明は、撮像部から蓄積部への電荷転送期間
に受光素子で光電変換された信号電荷を過剰電荷排出ド
レインに排出して垂直ＣＣＤに流入しない状態とし、同
時に垂直ＣＣＤの転送ゲート駆動信号を撮像部から蓄積
部への電荷転送期間以外の期間よりも大きい振幅で駆動
する構成としたものである。
に受光素子で光電変換された信号電荷を過剰電荷排出ド
レインに排出して垂直ＣＣＤに流入しない状態とし、同
時に垂直ＣＣＤの転送ゲート駆動信号を撮像部から蓄積
部への電荷転送期間以外の期間よりも大きい振幅で駆動
する構成としたものである。
【０００９】上述したような駆動方法によれば、撮像部
から蓄積部への電荷転送と、受光素子の光電変換とを独
立させることができ、垂直ＣＣＤの転送ゲート駆動信号
を垂直ＣＣＤの最適駆動条件に設定することが可能とな
る。
から蓄積部への電荷転送と、受光素子の光電変換とを独
立させることができ、垂直ＣＣＤの転送ゲート駆動信号
を垂直ＣＣＤの最適駆動条件に設定することが可能とな
る。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明の二次元ＣＣＤ撮像素子の
駆動方法の一実施例の駆動信号波形図である。二次元Ｃ
ＣＤ撮像素子は、図５に示す従来例と同一である。図１
において、φＶI1〜φＶI4は、図５における撮像部５の
転送電極に印加する駆動信号を示し、φＶS1〜φＶ
S4は、同様に図５における蓄積部７の転送電極に印加す
る駆動信号を示す。次に、図２は、この二次元ＣＣＤ撮
像素子の撮像部５の１画素の構造を示す図である。図２
において、チャネルストップ１０とチャネルストップ１
１で区分された領域が水平方向の１画素を示す。Ｎ型半
導体基板１２の上にはＰ型領域１３が形成され、さら
に、この上には受光素子２となるＮ+ 領域が形成されて
いる。受光素子２は、転送ゲート３となるＰ型領域を介
してＮ型領域４ａと連続して配置されている。このＮ型
領域４ａと、絶縁層１４を介して配置された転送電極４
ｂとが垂直ＣＣＤ４を構成している。Ｎ型半導体基板１
２とＰ型領域１３の間には電圧Ｖ1 が印加されている。
駆動方法の一実施例の駆動信号波形図である。二次元Ｃ
ＣＤ撮像素子は、図５に示す従来例と同一である。図１
において、φＶI1〜φＶI4は、図５における撮像部５の
転送電極に印加する駆動信号を示し、φＶS1〜φＶ
S4は、同様に図５における蓄積部７の転送電極に印加す
る駆動信号を示す。次に、図２は、この二次元ＣＣＤ撮
像素子の撮像部５の１画素の構造を示す図である。図２
において、チャネルストップ１０とチャネルストップ１
１で区分された領域が水平方向の１画素を示す。Ｎ型半
導体基板１２の上にはＰ型領域１３が形成され、さら
に、この上には受光素子２となるＮ+ 領域が形成されて
いる。受光素子２は、転送ゲート３となるＰ型領域を介
してＮ型領域４ａと連続して配置されている。このＮ型
領域４ａと、絶縁層１４を介して配置された転送電極４
ｂとが垂直ＣＣＤ４を構成している。Ｎ型半導体基板１
２とＰ型領域１３の間には電圧Ｖ1 が印加されている。
【００１２】図３は、図２において一点鎖線ａｂで示さ
れる１画素の水平方向の電位分布および一点鎖線ａｃで
示される１画素の垂直方向の電位分布を示す図である。
図２、図３において、垂直ブランキング期間に転送電極
４ｂに転送ゲート駆動信号電圧を印加すると、転送ゲー
ト３の電位は、転送ゲート駆動信号電圧が０（Ｖ）での
電位ｅ0 からｅ2 になり、転送ゲート３が導通状態にな
る。このときに同時に、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａの
電位は、転送ゲート駆動信号電圧が０（Ｖ）での電位ｅ
1 からｅ3 になる。このため、受光素子２のＮ+ 領域に
蓄積されていた信号電荷は、転送ゲート３を介して垂直
ＣＣＤ４に転送される。信号電荷が垂直ＣＣＤ４に転送
されると、受光素子２の電位はｅ2 にセットされる。こ
の受光素子２の電位は、受光素子２に光が入射し、光電
変換された信号電荷が蓄積されるに従って、ｅ2 からｅ
6 に変化する。受光素子２の電位がｅ6 に到達すると、
図２および図３のａｃ方向において、受光素子２のＮ+
領域とＰ型領域１３間の接合が順バイアスとなり、信号
電荷はＮ型半導体基板１２に流れ込む。このため受光素
子２の電位はｅ6 で停止する。次に、垂直ＣＣＤ４に転
送された信号電荷は、垂直転送駆動信号によって撮像部
５から蓄積部７まで転送される。しかしながら、この垂
直転送駆動信号の振幅は、図３に示すように、転送ゲー
ト３の電位が前記ｅ6 を越えない電位ｅ4 にまでしか印
加することができない。従って、垂直ＣＣＤ４のＮ型領
域４ａの電位も同様にｅ5 までしか変化させることがで
きない。
れる１画素の水平方向の電位分布および一点鎖線ａｃで
示される１画素の垂直方向の電位分布を示す図である。
図２、図３において、垂直ブランキング期間に転送電極
４ｂに転送ゲート駆動信号電圧を印加すると、転送ゲー
ト３の電位は、転送ゲート駆動信号電圧が０（Ｖ）での
電位ｅ0 からｅ2 になり、転送ゲート３が導通状態にな
る。このときに同時に、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａの
電位は、転送ゲート駆動信号電圧が０（Ｖ）での電位ｅ
1 からｅ3 になる。このため、受光素子２のＮ+ 領域に
蓄積されていた信号電荷は、転送ゲート３を介して垂直
ＣＣＤ４に転送される。信号電荷が垂直ＣＣＤ４に転送
されると、受光素子２の電位はｅ2 にセットされる。こ
の受光素子２の電位は、受光素子２に光が入射し、光電
変換された信号電荷が蓄積されるに従って、ｅ2 からｅ
6 に変化する。受光素子２の電位がｅ6 に到達すると、
図２および図３のａｃ方向において、受光素子２のＮ+
領域とＰ型領域１３間の接合が順バイアスとなり、信号
電荷はＮ型半導体基板１２に流れ込む。このため受光素
子２の電位はｅ6 で停止する。次に、垂直ＣＣＤ４に転
送された信号電荷は、垂直転送駆動信号によって撮像部
５から蓄積部７まで転送される。しかしながら、この垂
直転送駆動信号の振幅は、図３に示すように、転送ゲー
ト３の電位が前記ｅ6 を越えない電位ｅ4 にまでしか印
加することができない。従って、垂直ＣＣＤ４のＮ型領
域４ａの電位も同様にｅ5 までしか変化させることがで
きない。
【００１３】このため本発明では、図１に示すとおり、
Ｐ型領域１３とＮ型半導体基板１２の接合に印加する電
圧を、受光素子２が入射光を光電変換する期間と垂直Ｃ
ＣＤ４がこの信号電荷を垂直転送する期間とで異なる電
圧に設定し、垂直転送駆動信号を大きい振幅に設定でき
るようにする。すなわち、図１において、前記のとおり
φＶI1〜φＶI4は、図５における撮像部５の転送電極に
印加する駆動信号を示し、φＶS1〜φＶS4は、同様に図
５における蓄積部７の転送電極に印加する駆動信号を示
す。時刻ｔ1 から時刻ｔ4 までの期間Ｔ1 は垂直ブラン
キング期間を示す。この垂直ブランキング期間Ｔ1 内の
期間Ｔ2 において、転送電極φＶI1に電圧ｖ２の転送ゲ
ート駆動信号電圧を印加して、転送ゲート３を導通状態
にし、転送電極φＶI1に対応して配置された受光素子２
に蓄積された信号電荷を転送電極φＶI1に読みだす。
Ｐ型領域１３とＮ型半導体基板１２の接合に印加する電
圧を、受光素子２が入射光を光電変換する期間と垂直Ｃ
ＣＤ４がこの信号電荷を垂直転送する期間とで異なる電
圧に設定し、垂直転送駆動信号を大きい振幅に設定でき
るようにする。すなわち、図１において、前記のとおり
φＶI1〜φＶI4は、図５における撮像部５の転送電極に
印加する駆動信号を示し、φＶS1〜φＶS4は、同様に図
５における蓄積部７の転送電極に印加する駆動信号を示
す。時刻ｔ1 から時刻ｔ4 までの期間Ｔ1 は垂直ブラン
キング期間を示す。この垂直ブランキング期間Ｔ1 内の
期間Ｔ2 において、転送電極φＶI1に電圧ｖ２の転送ゲ
ート駆動信号電圧を印加して、転送ゲート３を導通状態
にし、転送電極φＶI1に対応して配置された受光素子２
に蓄積された信号電荷を転送電極φＶI1に読みだす。
【００１４】図４は、図３と同様に図２における一点鎖
線ａｂで示される１画素の水平方向の電位分布および一
点鎖線ａｃで示される１画素の垂直方向の電位分布を示
す図である。図１、図２、図４において、垂直ブランキ
ング期間Ｔ1 に転送電極４ｂに転送ゲート駆動信号電圧
を印加すると、転送ゲート３の電位は、転送ゲート駆動
信号電圧が０（Ｖ）での電位ｅ0 からｅ2 になり、転送
ゲート３が導通状態になる。このときに同時に、垂直Ｃ
ＣＤ４のＮ型領域４ａの電位は、転送ゲート駆動信号電
圧が０（Ｖ）での電位ｅ1 からｅ3 になる。このため、
受光素子２のＮ+ 領域に蓄積されていた信号電荷は、転
送ゲート３を介して垂直ＣＣＤ４に転送される。信号電
荷が垂直ＣＣＤ４に転送されると、受光素子２の電位は
ｅ2 にセットされる。
線ａｂで示される１画素の水平方向の電位分布および一
点鎖線ａｃで示される１画素の垂直方向の電位分布を示
す図である。図１、図２、図４において、垂直ブランキ
ング期間Ｔ1 に転送電極４ｂに転送ゲート駆動信号電圧
を印加すると、転送ゲート３の電位は、転送ゲート駆動
信号電圧が０（Ｖ）での電位ｅ0 からｅ2 になり、転送
ゲート３が導通状態になる。このときに同時に、垂直Ｃ
ＣＤ４のＮ型領域４ａの電位は、転送ゲート駆動信号電
圧が０（Ｖ）での電位ｅ1 からｅ3 になる。このため、
受光素子２のＮ+ 領域に蓄積されていた信号電荷は、転
送ゲート３を介して垂直ＣＣＤ４に転送される。信号電
荷が垂直ＣＣＤ４に転送されると、受光素子２の電位は
ｅ2 にセットされる。
【００１５】次に、時刻ｔ6 から時刻ｔ7 までの期間に
おいて、転送ゲート駆動信号電圧が光電変換期間におけ
る電圧ｖ１より高い電圧ｖ３に設定され、垂直ＣＣＤ４
に転送された信号電荷は、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 におい
て、この電圧ｖ３の垂直転送駆動信号によって撮像部５
から蓄積部７まで転送される。この電圧ｖ３が印加され
た状態における転送ゲート３の電位はｅ7 になり、同様
に、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａの電位はｅ8 になる。
前述したとおり、受光素子２の電位は、受光素子２に光
が入射して光電変換された信号電荷が蓄積されるに従っ
てｅ2 からｅ6に変化するが、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域
４ａの電位がｅ8 であるから、時刻ｔ2から時刻ｔ3 に
おいて、この電圧ｖ３の垂直転送駆動信号によって、撮
像部５から蓄積部７までの信号電荷が転送されている期
間に受光素子２に入射した光によって光電変換された信
号電荷によって受光素子２の電位がｅ2 から変化する
と、この信号電荷が垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａに漏れ
込み、偽信号となる。
おいて、転送ゲート駆動信号電圧が光電変換期間におけ
る電圧ｖ１より高い電圧ｖ３に設定され、垂直ＣＣＤ４
に転送された信号電荷は、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 におい
て、この電圧ｖ３の垂直転送駆動信号によって撮像部５
から蓄積部７まで転送される。この電圧ｖ３が印加され
た状態における転送ゲート３の電位はｅ7 になり、同様
に、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａの電位はｅ8 になる。
前述したとおり、受光素子２の電位は、受光素子２に光
が入射して光電変換された信号電荷が蓄積されるに従っ
てｅ2 からｅ6に変化するが、垂直ＣＣＤ４のＮ型領域
４ａの電位がｅ8 であるから、時刻ｔ2から時刻ｔ3 に
おいて、この電圧ｖ３の垂直転送駆動信号によって、撮
像部５から蓄積部７までの信号電荷が転送されている期
間に受光素子２に入射した光によって光電変換された信
号電荷によって受光素子２の電位がｅ2 から変化する
と、この信号電荷が垂直ＣＣＤ４のＮ型領域４ａに漏れ
込み、偽信号となる。
【００１６】これを防止するため、本発明においては、
図１に示すとおり、時刻ｔ5 から時刻ｔ8 までの期間に
Ｎ型半導体基板１２とＰ型領域１３の間に印加する電圧
を電圧Ｖ1 から受光素子２に入射した光によって光電変
換された信号電荷がすべてＮ型半導体基板１２方向に流
れる状態になる電圧Ｖ2 に設定する。従って、垂直ブラ
ンキング期間Ｔ1 に転送電極４ｂに印加する転送ゲート
駆動信号電圧の電圧ｖ３は、転送ゲート３の電位ｅ7 が
受光素子２の電位ｅ2 を越さない範囲で大きい振幅に設
定することが可能になる。この結果、垂直ＣＣＤの転送
効率や転送電荷量が改善される。
図１に示すとおり、時刻ｔ5 から時刻ｔ8 までの期間に
Ｎ型半導体基板１２とＰ型領域１３の間に印加する電圧
を電圧Ｖ1 から受光素子２に入射した光によって光電変
換された信号電荷がすべてＮ型半導体基板１２方向に流
れる状態になる電圧Ｖ2 に設定する。従って、垂直ブラ
ンキング期間Ｔ1 に転送電極４ｂに印加する転送ゲート
駆動信号電圧の電圧ｖ３は、転送ゲート３の電位ｅ7 が
受光素子２の電位ｅ2 を越さない範囲で大きい振幅に設
定することが可能になる。この結果、垂直ＣＣＤの転送
効率や転送電荷量が改善される。
【００１７】以上の説明から明らかなように、本発明に
よる二次元ＣＣＤ撮像素子の駆動方法は、撮像部から蓄
積部へ信号電荷を転送する期間に受光素子で光電変換さ
れて発生した信号電荷をＮ型半導体基板に流し出し、受
光素子の光電変換と垂直ＣＣＤの電荷転送動作をそれぞ
れ独立して行うように駆動するものである。この駆動方
法によれば、垂直ＣＣＤに印加する転送ゲート駆動信号
電圧の振幅を十分大きくすることが可能となる。
よる二次元ＣＣＤ撮像素子の駆動方法は、撮像部から蓄
積部へ信号電荷を転送する期間に受光素子で光電変換さ
れて発生した信号電荷をＮ型半導体基板に流し出し、受
光素子の光電変換と垂直ＣＣＤの電荷転送動作をそれぞ
れ独立して行うように駆動するものである。この駆動方
法によれば、垂直ＣＣＤに印加する転送ゲート駆動信号
電圧の振幅を十分大きくすることが可能となる。
【００１８】なお、以上の説明では、二次元ＣＣＤ撮像
素子の駆動は、フレーム蓄積駆動について述べたが、フ
ィールド蓄積の場合についてもまったく同様に転送ゲー
ト駆動信号電圧の振幅を十分大きくできることは、詳細
な説明から明らかである。この場合の転送ゲート駆動信
号波形は、当業者には容易に推考できるから詳細な説明
は省略する。
素子の駆動は、フレーム蓄積駆動について述べたが、フ
ィールド蓄積の場合についてもまったく同様に転送ゲー
ト駆動信号電圧の振幅を十分大きくできることは、詳細
な説明から明らかである。この場合の転送ゲート駆動信
号波形は、当業者には容易に推考できるから詳細な説明
は省略する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
光素子の光電変換と垂直ＣＣＤの電荷転送動作をそれぞ
れ独立し、垂直ＣＣＤに印加する転送ゲート駆動信号電
圧の振幅を十分大きくすることが可能となるため、転送
効率の劣化がなく、転送電荷量を十分にとれる動作条件
で二次元ＣＣＤ撮像素子を駆動することができ、大きな
ダイナミックレンジを持つ二次元ＣＣＤ撮像素子を用い
た二次元ＣＣＤ撮像装置を実現することができる。
光素子の光電変換と垂直ＣＣＤの電荷転送動作をそれぞ
れ独立し、垂直ＣＣＤに印加する転送ゲート駆動信号電
圧の振幅を十分大きくすることが可能となるため、転送
効率の劣化がなく、転送電荷量を十分にとれる動作条件
で二次元ＣＣＤ撮像素子を駆動することができ、大きな
ダイナミックレンジを持つ二次元ＣＣＤ撮像素子を用い
た二次元ＣＣＤ撮像装置を実現することができる。
【図１】本発明の二次元ＣＣＤ撮像素子の駆動方法の一
実施例の駆動信号波形図である。
実施例の駆動信号波形図である。
【図２】本発明の二次元ＣＣＤ撮像素子の撮像部の１画
素の構造を示す図である。
素の構造を示す図である。
【図３】従来の１画素の水平方向と垂直方向の電位分布
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の１画素の水平方向と垂直方向の電位分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図５】従来の二次元ＣＣＤ撮像素子の構成の一例を示
す図である。
す図である。
【図６】従来の二次元ＣＣＤ撮像素子の駆動方法の駆動
信号波形図である。
信号波形図である。
１ 二次元ＣＣＤ撮像素子 ２ 受光素子 ３ 転送ゲート ４ 垂直ＣＣＤ ４ａ Ｎ型領域 ４ｂ 転送電極 ５ 撮像部 ６ 垂直ＣＣＤ ７ 蓄積部 ８ 水平ＣＣＤ ９ 出力部 １０，１１ チャネルストップ １２ Ｎ型半導体基板 １３ Ｐ型領域 １４ 絶縁層
Claims (1)
- 【請求項１】過剰電荷の排出ドレインを備え、入射光を
光電変換する受光素子と受光素子で光電変換され蓄積さ
れた被写体からの入射光に対応した信号電荷を一定周期
ごとに読み出す転送ゲートと信号電荷を垂直走査方向に
転送する第１の垂直ＣＣＤとからなる単位画素を水平と
垂直の二次元に複数個配列した撮像部と、撮像部から転
送された信号電荷を蓄積し、１垂直期間内で順次垂直走
査方向に転送する複数個の第２の垂直ＣＣＤからなる蓄
積部と、蓄積部から垂直転送されてきた信号電荷を水平
走査方向に順次転送する水平転送部と、水平転送部から
転送されてくる信号電荷を受け、電圧信号に変換する出
力部とを備える二次元電荷結合撮像素子の駆動方法にお
いて、 複数個の前記受光素子で光電変換され蓄積された被写体
からの入射光に対応した信号電荷を、一定周期ごとに複
数個の第１の垂直ＣＣＤに読み出した直後の第１の垂直
ＣＣＤから第２の垂直ＣＣＤへの電荷転送期間に、前記
受光素子で光電変換された入射光に対応した信号電荷を
前記過剰電荷排出ドレインに排出することのできる第１
の電圧を過剰電荷排出ドレインに印加し、第１の垂直Ｃ
ＣＤから第２の垂直ＣＣＤへ電荷転送期間以外の期間に
複数個の受光素子が被写体からの入射光を光電変換し電
荷を蓄積することのできる第２の電圧を過剰電荷排出ド
レインに印加し、 第１の垂直ＣＣＤから第２の垂直ＣＣＤへ電荷を転送す
る転送ゲート駆動信号の振幅を第１の垂直ＣＣＤから第
２の垂直ＣＣＤへの電荷転送期間以外の期間より大きい
振幅で駆動することを特徴とする二次元電荷結合撮像素
子の駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188513A JPH0638111A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 二次元電荷結合撮像素子の駆動方法 |
| US08/092,070 US5382978A (en) | 1992-07-16 | 1993-07-16 | Method for driving two-dimensional CCD imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188513A JPH0638111A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 二次元電荷結合撮像素子の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638111A true JPH0638111A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16225038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4188513A Pending JPH0638111A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 二次元電荷結合撮像素子の駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5382978A (ja) |
| JP (1) | JPH0638111A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0965217A (ja) * | 1995-08-22 | 1997-03-07 | Nec Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| TW425563B (en) * | 1998-06-03 | 2001-03-11 | Nippon Electric Co | Solid state image pickup device and driving method therefore |
| US6995795B1 (en) * | 2000-09-12 | 2006-02-07 | Eastman Kodak Company | Method for reducing dark current |
| JP4016649B2 (ja) * | 2001-09-13 | 2007-12-05 | セイコーエプソン株式会社 | Ｃｃｄカラーイメージセンサの駆動方法及びカラー画像入力装置 |
| US20070258002A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-08 | Kevin Nay | Imaging subsystem employing a bidirectional shift register |
| US20070258003A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-08 | Kevin Nay | Imaging subsystem employing dual shift registers |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05284426A (ja) * | 1992-04-01 | 1993-10-29 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022793A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-08 | Nec Corp | ２次元ｃｃｄ撮像素子の駆動方法 |
| JPH02142183A (ja) * | 1988-11-22 | 1990-05-31 | Nec Corp | 固体撮像素子の駆動方法 |
| JPH02155378A (ja) * | 1988-12-07 | 1990-06-14 | Nec Corp | 固体撮像素子の駆動方法 |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP4188513A patent/JPH0638111A/ja active Pending
-
1993
- 1993-07-16 US US08/092,070 patent/US5382978A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05284426A (ja) * | 1992-04-01 | 1993-10-29 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5382978A (en) | 1995-01-17 |
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