JPH0793705B2 - 固体撮像素子の駆動装置 - Google Patents

固体撮像素子の駆動装置

Info

Publication number
JPH0793705B2
JPH0793705B2 JP60161430A JP16143085A JPH0793705B2 JP H0793705 B2 JPH0793705 B2 JP H0793705B2 JP 60161430 A JP60161430 A JP 60161430A JP 16143085 A JP16143085 A JP 16143085A JP H0793705 B2 JPH0793705 B2 JP H0793705B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
state
solid
voltage
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60161430A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62181580A (ja
Inventor
紀彦 高津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
Priority to JP60161430A priority Critical patent/JPH0793705B2/ja
Priority to US07/009,625 priority patent/US4743778A/en
Publication of JPS62181580A publication Critical patent/JPS62181580A/ja
Publication of JPH0793705B2 publication Critical patent/JPH0793705B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、電子スチルカメラやビデオカメラ等の個体撮
像素子の駆動装置に関し、特に個体撮像素子自身にシャ
ッター機能をもたせて電子シャッターとして作動させる
個体撮像素子の駆動装置に関する。
(発明の背景) 従来、電子スチルカメラに使用される個体撮像素子とし
ては、受光部以外での光信号電荷の一時記憶が可能で且
つ低スミア比をもったインターライン転送型CCDが使用
されており、このインターライン転送型CCDにおける電
子シャッター機能は、受光部における光信号電荷の蓄積
と排出を制御するオーバーフロードレイン(以下「OF
D」という)及びオーバーフローコントロールゲート
(以下「OFCG」という)を使って行なっている(特開昭
56−44271号)。
即ち、OFDとOFCGは受光部で過剰な光信号電荷が発生し
た時にブルーミング現象が起きないように余分な電荷を
排出する働きがあり、更に、OFCG電圧を調整することに
より受光部で蓄積可能な信号電荷の量を制御することが
できる。そこで、電子シャッターとしては、OFCG電圧を
時間的に、受光部で信号電荷を蓄積できない状態と、通
常の蓄積可能な状態とに制御することで受光部の露光時
間を決め、固体撮像素子自身でシャッター機能が実現で
きるようにしている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、近年、固体撮像素子の高解像度化により
受光部の数が増加し、受光部数の増加に伴ないトランス
ファゲートやOFCG構造の簡素化が行なわれ、単独にはOF
CGをコントロールできないインターライン転送型CCDが
出現している。
このようなOFCGを単独でコントロールできない固体撮像
素子について、従来のようなOFCG電圧の制御による固体
撮像素子自身でのシャッター機能を実現することは多大
な困難を伴ない、旧来のメカニカルシャッターに依存し
なければならないという問題があった。
(発明の目的) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、OFCG(オーバーフローコントロールゲート)を使
用せずに固体撮像素子自身にシャッター機能をもたせる
ことのできる固体撮像素子の駆動装置を提供することを
目的とする。
(発明の概要) この目的を達成するため本発明にあっては、光信号電荷
を蓄積する受光部にMOSダイオード構造を有し、OFCG単
独でのコントロールができない構造の固体撮像素子の駆
動装置として、受光部の状態を制御するセンサゲート電
圧を、信号電荷を蓄積するポテンシャル状態(反転型)
と信号電荷をセンサー基板に排出するポテンシャル状態
(蓄積型)とに時間的に制御し、露光開始に先だって行
う受光部の不要電荷の排出を、受光部の状態を制御する
センサゲート電圧を蓄積型に制御すると共に垂直転送部
の不要電荷の排出を高速電荷転送によって行い、受光部
からの不要電荷排出の時点から垂直転送部へ光信号電荷
を転送する時点までの期間をシャッタータイムとしたこ
とを技術的要点とする。
(実施例) 第1図は本発明の駆動装置が適用されるインターライン
転送型CCDの概略説明図である。
第1図において、1は受光部であり、この受光部1はp
−n接合フォトダイオードではなく、MOSダイオードを
使用して光電変換された信号電荷を蓄える構造となって
いる。2は垂直転送部であり、受光部1の信号電荷を水
平転送部3へ転送する。水平転送部3は垂直転送部2よ
り転送された水平1ラインの信号電荷をフローティング
ディフュージョンアンプ4に転送する。フローティング
ディフュージョンアンプ4は水平転送部3から送られて
きた信号電荷を信号電圧に変換して出力する。
一方、5はOFD及びOFCGであり、垂直転送部2で転送可
能な電荷以上の信号電荷が受光部1で発生したとき、過
剰な電荷を排出する働きをする。このOFD及びOFCGは単
独でコントロールすることができず、OFCG電圧の制御に
よるシャッタータイムの設定はできない。
第2図は第1図に示した受光部1及び垂直転送部2を含
むII−II断面構造及びそのポテンシャル構造を示す。
まず、第2図(a)の断面構造において、アルミニウム
7は垂直転送部2の遮光を行なっており、このアルミニ
ウム7の下にセンサゲート(以下「SG〕という)を形成
する透明なポリシリコン電極8aが設けられている。ま
た、酸化シリコン(SiO2)9に囲まれているポリシリコ
ン電極8bは垂直転送部2の電極となる。
このような断面構造において、トランスファゲートは垂
直転送部2のポリシリコン電極8bが兼ねており、ポリシ
リコン電極8bの電極電圧を3準位で動作させ、最も高い
電圧のときにトランスファゲートとしての働きを果たす
ようになっている。また、OFCG5aはポリシリコン電極8a
で形成されたSGと共通になっており、従ってOFCG5aを単
独に制御することはできない。
更に受光部1の構造を見ると、ポリシリコン電極8aでな
るSGと酸化シリコン(SiO2)9及びP型シリコン基板10
の積層構造をもち、p−n接合のフォトダイオードでは
なく、MOS構造のフォトダイオードを形成している。
尚、表面には透明保護膜11が形成されている。
ここで、受光部1となるP型シリコン基板10のMOS構造
におけるゲート電圧による電荷分布を示すと、第3図に
示すようになる。
第3図(a)は、SG電極に+Vgの電圧を加えたときのポ
テンシャル状態と電荷分布状態であり、電子はP型シリ
コン10と酸化シリコン(SiO2)9の界面に蓄えられる。
但し、P型シリコン基板10の電位は0Vとしている。この
電極電圧を直流的にとらえた場合、界面に蓄えられる電
子は熱励起によって生ずる電子となるが、CCDの場合は
電極電圧をパルス的に加え、熱的に非定常状態で動作さ
せることで熱励起電子の発生を防ぎ、光による信号電荷
のみをP型シリコン基板10と酸化シリコン(SiO2)9の
界面に蓄えている。この第3図(a)に示す信号電荷の
蓄積状態が反転型と呼ばれている。
これに対し、センサゲートを構成するポリシリコン電極
8aに−Vgの電圧を加えたときのポテンシャル状態と電荷
分布状態を第3図(b)に示す。
電子はP型シリコン基板10と酸化シリコン(SiO2)9と
の界面からP型シリコン基板10内(紙面右方)に追いや
られ、これに代わってホールが界面部分に蓄えられる。
この状態は蓄積型と呼ばれている。このように、センサ
ゲート電圧−Vgの印加で蓄積型の状態にすると、信号電
荷の電子をOFDへ排出しなくても基板側へ全て排出する
ことができ、受光部において信号電荷の全くない状態を
センサーゲート電圧を−Vgに制御することで実現でき
る。
即ち、第3図(b)に示した蓄積型の状態に制御するこ
とで受光部にある不要電荷を基板側に全て排出し、更
に、垂直転送部の高速電荷伝送を行なうことにより、該
基板側への排出動作の際に垂直転送部へ回り込んだ不要
電荷をも排出して、露光開始に先立つセンサー内の全て
の不要電荷を除去し、固体撮像素子自信で良好なシャッ
ター機能を備え得るようにした駆動装置を与えるもので
ある。
第4図は第3図に示したセンサゲートによる反転型と蓄
積型の状態の制御及び、垂直転送部の高速電荷転送によ
りシャッタータイムを制御するための電子スチルカメラ
におけるインターライン転送型CCDを駆動する駆動パル
スのタイミングチャートを示す。
第4図において、センサゲート電圧SGにより第3図に示
した反転型と蓄積型の状態を制御することができ、セン
サゲート電圧SGがHレベルのとき、即ちセンサゲートに
+Vgを印加したときに第3図(a)に示す受光部の反転
型の状態が得られて光信号電荷の蓄積が可能となり、一
方、センサゲート電圧SGがLレベル、即ち−Vgのとき、
第3図(b)に示す蓄積型の状態となって受光部に発生
した光信号電荷を基板内へ捨てることができる。
ところで、実際のCCD駆動にあっては、第2図(a)の
断面構造から明らかなように、受光部1のポリシリコン
電極8aで与えられるSGのポテンシャルが回りの垂直転送
部2等のポテンシャル状態と深く関係しているため、SG
電圧のコントロールだけでなく、ポリシリコン電極8aで
与えられる垂直転送ゲート電圧のコントロールも必要と
なる。
このSG電圧のコントロールに対応した垂直転送ゲート電
圧のコントロールによる各部分のポテンシャル状態を第
2図(b)〜(d)のポテンシャル状態をもって説明す
る。
まず、通常のビデオ動作時には、受光部1のSGに電極電
圧+Vgを常に加えているため、第2図(b)に示すよう
に、TG6のポテンシャルは受光部1及びOFCG5aのポテン
シャルより高い状態にある。
しかし、受光部1のSG電圧だけを−Vgに変えると、第2
図(c)に示すように受光部1のポテンシャルだけが破
線で示す状態に変化し、受光部1及びOFCG5aのポテンシ
ャルよりTG6のポテンシャルの方が低くなり、受光部1
から垂直転送部2へ電荷の漏れ込みを生ずる。そのた
め、受光部1のポテンシャルよりTG6のポテンシャルを
高くする必要があり、垂直転送部2に加える電圧につい
てもSG電圧より低い電圧を与えてポテンシャルを高くす
る必要がある。このように、垂直転送部2に負の電圧を
与えたときのポテンシャル状態を第2図(d)に破線で
示す。この破線で示すポテンシャル状態が得られれば、
受光部1のポテンシャルは必ず周囲のポテンシャルより
低い状態にあり、ゲート部界面からの直接の信号の漏れ
込みを完全に阻止することができる。
以上の受光部にMOSダイオード構造を有するインターラ
イン転送型CCDの駆動原理に基づいて、第4図のタイム
チャートに示した本発明の駆動装置を説明すると、次の
ようになる。
まず、VDは垂直同期信号であり、垂直同期信号VDの立上
りでフィールドが変わる。シャッター釦を押すとレリー
ズ信号が入り、次の垂直同期信号VDの立上りから始まる
フィールド内で所定の制御が行なわれる。露光前のタイ
ミングT1では、垂直転送電極の電圧が全て負の電圧領域
で動作している事を除けば、通常のビデオ動作と同じで
あり、この時点T1における界面のポテンシャル状態で
は、第5図(T1)に示すように、TG6のポテンシャルが
受光部及びOFCG5aのポテンシャルより高い状態にある。
次に、シャッタータイムの開始時点T3より所定の時間前
の時点T2より時点T3までの期間(T2からT3まで)SG電圧
を負にし、この負電圧により受光部からの不要電圧を排
出する。
この排出動作によれば、時刻T2でのポテンシャル状態を
示す第5図(T2)と時刻T3でのポテンシャル状態を示す
第5図(T3)のように、受光部に蓄積されていた不要電
荷e1は受光部から基板側に吐き出されるが、垂直転送部
の界面より奥のポテンシャルが基板より低いため、排出
されるべき電荷の一部が垂直転送部へ回り込む。
そこで、この垂直転送部へ回り込んだ不要電荷e′1を
センサ外部へ吐き出すため、時点T2から時点T4までの間
では垂直転送ゲート電圧V1,V2,V3,V4の全てを負の電圧
領域で動作させ、この時点T4でのポテンシャル状態は第
6図(T4)のようになるので、垂直転送部の高速電荷転
送を行なう。この高速電荷転送により不要電荷e′1が
センサ外部に読み出され後の時点T5において、垂直転送
ゲート電圧V1を3準位内の最も高いHレベル状態に制御
し、第6図(T5)に示すように受光部のポテンシャルを
垂直転送部側より高することで、受光部に蓄積した信号
電荷e2を垂直転送部へ転送する。
こうして、垂直転送部へ転送された電荷は、以後通常の
ビデオ動作と同様に読み出され、この時点T6でのポテン
シャルは第6図(T6)に示すようになる。
以上に説明したように、時点T3より信号電荷が蓄積され
始め、時点T6においてトランスファゲートパルスの印加
が終了し、この時点T3からT6までの期間をシャッタータ
イムTとし、該シャッタータイムT内でのVDの立上がり
から信号読み出し期間となる。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、光信号電荷を
蓄積する受光部にMOSダイオード構造を有しOFCG単独で
のコントロールができないために、OFCGによるシャッタ
ー機能を実現するためには非常な困難を伴う構造をもっ
た固体撮像素子について、OFCGを用いずに受光部の状態
を制御するセンサゲート電圧を信号電荷を蓄積する状態
と信号電荷をMOSダイオードの基板深部に排出する状態
とに時間的に制御すると共に垂直転送部の高速電荷転送
を行って全ての不要電荷排出を可能とし、該センサゲー
ト電圧の制御時点から垂直転送部へ光信号電荷を転送す
る時点までの期間をシャッタータイムと設定するように
したため、OFCGを用いずに簡単に固定撮像素子自身によ
るシャッター機能を実現することができる。また、OFD
及びOFCGの簡素化で、より高密度化された受光部をもつ
CCDでありながらメカニカルなシャッターをもたない電
子スチルカメラを実現することができ、カメラの高解像
度化、コストダウンに大きく寄与するという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の駆動装置が適用されるインターライン
転送型CCDの概略図、第2図は第1図のII−II断面とそ
のポテンシャル状態を併せて示した説明図、第3図は第
1図の受光部における信号電荷の蓄積と排出の原理を示
した電荷分布図、第4図は電子スチルカメラについての
本発明の駆動装置の一実施例を示したタイミングチャー
ト、第5図及び第6図は第4図のタイミングT1〜T6にお
けるポテンシャル状態図である。 1:受光部 2:垂直転送部 3:水平転送部 4:フローティングディフュージョンアンプ 5:OFCG及びOFD 5a:オーバーフローコントロールゲート(OFCG) 5b:オーバーフロードレイン(OFD) 6:トランスファゲート(TG) 7:アルミニウム 8a:ポリシリコン電極(センサゲートSG) 8b:ポリシリコン電極(垂直転送ゲート) 9:酸化シリコン(SiO) 10:P型シリコン基板 11:透明保護膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光信号電荷を蓄積するMOSダイオード構造
    の受光部と、受光部に蓄積された光信号電荷を転送する
    ための転送部とを有する固体撮像素子の駆動装置におい
    て、 前記受光部の状態を制御するセンサゲート電圧を蓄積型
    に制御すると共に前記固体撮像素子の前記転送部の高速
    電荷転送を行うことにより、露光開始前の受光部の不要
    電荷を排出する制御手段を備えることを特徴とする固体
    撮像素子の駆動装置。
JP60161430A 1985-03-25 1985-07-22 固体撮像素子の駆動装置 Expired - Lifetime JPH0793705B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60161430A JPH0793705B2 (ja) 1985-07-22 1985-07-22 固体撮像素子の駆動装置
US07/009,625 US4743778A (en) 1985-03-25 1987-01-23 Solid-state area imaging device having interline transfer CCD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60161430A JPH0793705B2 (ja) 1985-07-22 1985-07-22 固体撮像素子の駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62181580A JPS62181580A (ja) 1987-08-08
JPH0793705B2 true JPH0793705B2 (ja) 1995-10-09

Family

ID=15734958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60161430A Expired - Lifetime JPH0793705B2 (ja) 1985-03-25 1985-07-22 固体撮像素子の駆動装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0793705B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4972265A (en) * 1988-05-06 1990-11-20 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Electronic camera having a controllable light blocking member

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838081A (ja) * 1981-08-29 1983-03-05 Sony Corp 固体撮像装置
JPS58139463A (ja) * 1982-02-13 1983-08-18 Sony Corp 固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62181580A (ja) 1987-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100542171B1 (ko) 블루밍방지구조를구비한고체촬상소자의구동방법
US7456888B2 (en) Photoelectric conversion device and image pick-up system using the photoelectric conversion device
US5949099A (en) Solid-state image sensing device and its driving method
US4743778A (en) Solid-state area imaging device having interline transfer CCD
JP6376785B2 (ja) 撮像装置、および、撮像システム
CN103686001A (zh) 固态图像传感器、用于其的方法及电子装置
JP4761491B2 (ja) 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
US5339162A (en) Driving apparatus of image pick-up device for preventing leakage of accumulated electrical charges
JPH022793A (ja) 2次元ccd撮像素子の駆動方法
JPH0377713B2 (ja)
JPH0793705B2 (ja) 固体撮像素子の駆動装置
JPS61219271A (ja) インタ−ライン転送型ccdの駆動方法
JP2856182B2 (ja) 固体撮像装置
JPS61294977A (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JPH10112535A (ja) 固体撮像装置
JPH0795827B2 (ja) カメラ駆動装置
KR100508610B1 (ko) 고체촬상장치및그구동방법과카메라
JP2693346B2 (ja) 固体撮像装置とその駆動方法
JP6494814B2 (ja) 撮像装置、および、撮像システム
JPH0955883A (ja) 固体撮像素子の駆動方法
JP2000101929A (ja) 固体撮像素子の制御方法
JP2003153087A (ja) 固体撮像素子の駆動方法及び駆動装置並びに電子カメラ
JP2894489B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法
JPH04274367A (ja) 固体撮像装置
JP2987844B2 (ja) 固体撮像装置及びその駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term