JP2013021454A - 撮像装置及び固体撮像装置の保護装置 - Google Patents

撮像装置及び固体撮像装置の保護装置 Download PDF

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Abstract

【課題】素子数を低減でき、部品選定の制約を緩和することのできる技術を提供する。
【解決手段】撮像装置は、シャッタドライブパルス電圧に応じて、電荷蓄積部に蓄積された不要電荷を第１極性の半導体基板に掃出し可能に構成されている固体撮像装置と、固体撮像装置を駆動するための駆動パルスを出力するパルス駆動部と、パルス駆動部と固体撮像装置との間のシャッタドライブパルスの配線系統に配置されており、固体撮像装置を破損・劣化から保護する保護部とを備える。保護部は、パルス駆動部のシャッタドライブパルスの出力端と固体撮像装置の基板電圧端子との間に接続されたコンデンサ、所定電位点と基板電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、基板電圧端子と基準電位点との間に接続された抵抗素子で構成されたクランプ回路を有する。ダイオードのアノード端は、基板電圧端子の定格電圧と対応した電位が印加される所定電位点に接続されている。
【選択図】図６

Description

本明細書で開示する技術は、撮像装置及び固体撮像装置の保護装置に関する。
固体撮像装置においては、電子シャッタパルスを基板電圧に重畳することにより発生電荷を基板方向へ掃き出させるいわゆる電子シャッタ機能（基板方向への電荷掃出し動作）を使用可能なものがある。例えば、基板電圧は受光部の飽和信号量を調整できる。駆動モードによって基板電圧を変えることにより、各駆動モードで必要な飽和信号量に調整できる。基板電圧に対してシャッターパルス印加によって信号をリセットすることができる。これにより露光時間を調整できる。ここで、固体撮像装置を駆動するにはドライバ（パルス駆動部）が使用されるが、固体撮像装置及びドライバ（特に垂直ドライバ）は何れも、他の各種回路で要求される動作電圧値（例えば＋５Ｖ系、＋３Ｖ系、＋１．８Ｖ系等）よりも離れた電圧値が要求され、通常（基準電位を０Ｖとするため）は極性の異なる２つの電圧が必要となる。このため、これら２種の電圧は例えば電圧変換回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ等）により昇降圧されて供給される。
ここで、基板方向への電荷掃出し動作が可能なドライバにおいて、その電荷掃出し制御は、フォトダイオード等の光電変換部の電荷蓄積開始のタイミングを制御するため、ドライバ内の電子シャッタパルス用のドライバ回路によって行なわれ、電子シャッタパルスは、転送クロックとは別の配線を介して第１極性基板（例えばｎ型基板）に印加される。第１極性基板の基板電圧端子には基板電圧制御回路が接続されており、動作時には、第１極性基板には、常に所定電圧（逆バイアス電圧）が印加される。そして、電荷の掃出し時には、電子シャッタパルス用のドライバ回路がパルス信号を出力し、このパルス信号の電圧が基板電圧制御回路の印加電圧に重畳されて、通常時よりも強い逆バイアス電圧が第１極性基板に印加され、蓄積電荷が掃き出される。
他方、このような固体撮像装置を駆動する場合、絶対最大定格として、各端子又は各端子間でとることかできる電圧範囲が規定されている。このような定格は、定常状態では遵守されるが、例えば撮像装置の電源スイッチをオン／オフするとき等に、その規格から逸脱する場合がある。そのため、ドライバと固体撮像装置との間の電子シャッタパルス用の回路の構成によっては、電源の起動時や遮断時に、絶対最大定格を上回る異常電圧が基板電圧端子に印加されてしまい、固体撮像装置を破損・劣化させる懸念がある。
この対策として、例えば特開平１０−３２７３６０号公報には、直流カット用のコンデンサとクランプ用のダイオードと放電用の抵抗とから成るクランプ回路を２段構成とした保護回路が開示されている。ダイオードは、抵抗と並列接続され、アノード端が基準電位（通常は０Ｖ）に接続されている。つまり、基板電圧端子の負電圧によって導通するように、ダイオードが接続されている。２段目のクランプ回路のコンデンサ、ダイオードのカソード端、及び、抵抗の接続点が基板電圧端子と接続されている。これにより、電源の起動時や遮断時に、基板電圧端子の電位がダイオードの順方向降下電圧を上回る（現実的には負電位側に大きくなる）ようになるとオンするため、基板電圧端子の電位がほぼダイオードの順方向降下電圧にクランプされる。これによって、定格を下回る負電圧が基板電圧端子へ与えられることを防止することができる。
特開平１０−３２７３６０号公報
しかしながら、特開平１０−３２７３６０号公報に記載の保護回路は、コンデンサとダイオードと抵抗とから成るクランプ回路を２段構成としているため、最低でも６素子が必要となる。又、２段目のクランプ回路のダイオードとしては、ショットキダイオード等の特殊で高価なダイオードを選定しなければならない難点がある。尚、前例では、電子シャッタドライブパルスに関して説明したが、その他のドライブパルスに関しても、ドライブパルスの供給回路によっては同様のことが起こり得る。
従って、本開示の目的は、固体撮像装置の保護装置及びこれを利用した撮像装置において、素子数を低減でき、又、部品選定の制約を緩和することのできる技術を提供することにある。
本開示の第１の態様に係る撮像装置は、第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置と、固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と、パルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されている保護部とを備える。保護部は、パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有する。ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されている。そして、固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動するようにする。本開示の第１の態様に係る撮像装置の従属項に記載された各撮像装置は、本開示の第１の態様に係る撮像装置のさらなる有利な具体例を規定する。
本開示の第２の態様に係る固体撮像装置の保護装置は、第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置を保護する保護装置であって、固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されている。具体的には、パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有する。ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されている。そして、固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動するようにする。本開示の第２の態様に係る保護装置においては、本開示の第１の態様に係る撮像装置の従属項に記載された各技術・手法が同様に適用可能であり、それが適用された構成は、第２の態様に係る保護装置のさらなる有利な具体例を規定する。
事実上、保護部や保護装置は、コンデンサ、ダイオード、及び、抵抗素子で成るクランプ回路を有して構成されている。コンデンサはパルス駆動部と固体撮像装置との間の直流カット機能を果たす。ダイオードはクランプ機能を持つ。抵抗素子は放電機能を果たす。要するに、本明細書で開示する技術では、直流カット用のコンデンサとクランプ用のダイオードと放電用の抵抗素子とで構成された簡単な（素子数が３つの）クランプ回路を、固体撮像装置を破損・劣化から保護する機能部として利用する。ここで、ダイオードのアノード端を電圧端子の電位が印加される電位点に接続することにより、ドライブパルス（例えば電子シャッタドライブパルス）の交流成分が固体撮像装置の電圧端子に入力されるときには、ダイオードは常に逆バイアスがかかりオフしている。そのため、通常時はダイオードがオフであり電力の消費がないし、特殊で高価なダイオードは不必要であり部品選定の制約を緩和することができる。一方、ダイオードがオンするような異常時には、電圧端子の電位をダイオードによるクランプ電位に保持する。これによって、固体撮像装置を破損・劣化から保護することができる。
本開示の第１の態様に係る撮像装置及び固体撮像装置の保護装置によれば、素子数を低減でき、又、部品選定の制約を緩和することのできる固体撮像装置の保護技術を提供することができる。
図１は、参考構成１の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図２は、参考構成の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図３は、図２に示す構成に要求される第１電位（正電源）と第２電位（負電源）の起動時の立上げ順序を説明する図である。 図４は、参考構成３の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図５は、参考構成４の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図６は、本実施形態の撮像装置及び保護装置の素子保護の基本原理を説明する図（回路構成図）である。 図７は、図６に示す構成に要求される第１電位（正電源）と第２電位（負電源）の起動時の立上げ順序及び遮断時の立下げ順序を説明する図である。 図８は、実施例１の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図９は、実施例２の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図１０は、実施例３の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。 図１１は、実施例１〜実施例３に対する変形例の撮像装置及び保護装置を説明する図（回路構成図）である。
以下、図面を参照して、本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。各機能要素について形態別に区別する際にはアルファベット或いは“_n”（ｎは数字）或いはこれらの組合せの参照子を付して記載し、特に区別しないで説明する際にはこの参照子を割愛して記載する。図面においても同様である。
説明は以下の順序で行なう。
１．全体概要
２．参考構成
３．素子保護の基本原理
４．具体的な適用例
実施例１：水平ドライバ用電源を利用、基板電圧制御回路は固体撮像装置内
実施例２：水平ドライバ用電源を利用、基板電圧制御回路はドライバ内
実施例３：水平ドライバ用電源を利用、基板電圧制御回路は外部配置
変形例 ：ＣＣＤ出力回路用電源を利用、基板電圧制御回路は固体撮像装置内
実施例４：他の機能部用電源を利用
＜全体概要＞
先ず、基本的な事項について以下に説明する。本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置においては、固体撮像装置とパルス駆動部との間（例えば、シャッタドライブパルスの配線系統）に保護装置を介在させる。固体撮像装置としては、第１極性の半導体に電圧のパルスが印加されるものを使用する。例えば、第１極性の半導体基板に電圧のパルスがシャッタドライブパルスとして印加されることにより、印加された電圧に応じて、電荷蓄積部に蓄積された不要電荷を第１極性の半導体基板に掃出し可能に構成されている固体撮像装置を使用する。パルス駆動部は、固体撮像装置の駆動パルスを出力する。パルス駆動部と固体撮像装置との間（例えばシャッタドライブパルスの配線系統）に配置された保護装置は、固体撮像装置を破損・劣化から保護する機能を持つ。例えば、パルス駆動部は、垂直転送系や水平転送系の各駆動パルスを出力するが、一例として、シャッタドライブパルスに着目することができる。但し、これは一例に過ぎず、その他のドライブパルスに関しても、ドライブパルスの供給回路によっては、シャッタドライブパルスに関する保護手法を同様に適用できる。
この保護機能の実現のために、直流カット用のコンデンサとクランプ用のダイオードと放電用の抵抗素子とで構成された簡単な（素子数が３つの）クランプ回路を、固体撮像装置を破損・劣化から保護する機能部として利用する。ダイオードのアノード端を電圧端子の電位が印加される電位点（詳しくは、電圧端子の定格電圧と対応した電位が印加される電位点）に接続する。固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動するようにする。アノード端の電位点への接続により、通常動作時には、ダイオードは常に逆バイアス状態であるのでオフし、電力の消費がないし、特殊で高価なダイオードは不必要であり部品選定の制約もなく通常のものを使用することができる。一方、電源の起動時や遮断時等においてダイオードがオンするような異常事態になると、電圧端子の電位はダイオードによるクランプ電位に保持されるので、固体撮像装置は破損することもないし劣化することもない。
撮像装置において、小型化、薄膜化の要求があり、部品点数はなるべく少なくしたいこと、低コスト化のためにも部品点数を減らしたいという要望がある。例えば、セットでの部品削減要求がある、ＳｉＰ化する際はその要求がより高まる。本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置の技術を適用すれば、その要望に応えることができる。
本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置においては、好ましくは、電位点には、電圧端子の最大定格電圧と対応している電位が印加されるとよい。一般の定格電圧とするよりも、最も条件の厳しい最大定格電圧と対応している電位を電位点に印加すれば、確実に固体撮像装置を破損・劣化から保護することができる。
ここで、「電圧端子の定格電圧と対応」或いは「電圧端子の最大定格電圧と対応」とするには、ダイオードの順方向降下電圧を考慮するのが好ましい。具体的には、電位点には、電圧端子の定格電圧或いは最大定格電圧とダイオードの順方向降下電圧との和を下回る電位が印加されるのが好ましい。電圧端子に接続されたダイオードが通常動作時にオンするのを回避するとともに、電源の起動時や遮断時等に固体撮像装置を破損・劣化から保護するためである。
更には、「電圧端子の定格電圧」或いは「電圧端子の最大定格電圧」のばらつきやダイオードの順方向降下電圧のばらつきも考慮するのが好ましい。具体的には、電位点には、電圧端子の定格電圧或いは最大定格電圧とダイオードの順方向降下電圧の最小値との和を下回る電位が印加されるのが好ましい。こうすることで、ばらつき等があっても電圧端子に接続されたダイオードが通常動作時にオンしてしまうことを回避することができ、ばらつき等に左右されず通常動作への影響を確実に防止することができるし、電源の起動時や遮断時等に固体撮像装置を破損・劣化から保護することができる。
本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置においては、好ましくは、電位点の起動（立上り）や遮断（立下り）と、固体撮像装置や垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部への電源の起動（立上り）や遮断（立下り）とに関して、その順序を規定していた方がよい。
例えば、パルス駆動部が、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有する場合には、垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源起動時には、その電源の起動よりも前に電位点の電位が起動していた方が好ましい。更には、固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものを使用する。パルス駆動部が、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有する場合には、垂直パルス駆動部用及び固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものを使用する。そして、このときの電源起動時には、第１電位を起動させた後に第２電位を起動させるとよい。
一方、固体撮像装置への電源遮断時には、電源起動時とは逆の順に遮断するとよい。具体的には、固体撮像装置への電源遮断時には、その電源を遮断した後に電位点を遮断するのが好ましい。更には、垂直パルス駆動部用及び固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものを使用する。そして、このときの電源遮断時には、第２電位を遮断した後に第１電位を遮断するのが好ましい。パルス駆動部が、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有する場合には、垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源遮断時には、電源起動時とは逆の順に遮断するとよい。具体的には、垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源遮断時には、その電源を遮断した後に電位点を遮断するのが好ましい。更には、垂直パルス駆動部用及び固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものを使用する。そして、このときの電源遮断時には、第２電位を遮断した後に第１電位を遮断するのが好ましい。
電位点の接続先の具体的なものとしては、例えば次のような電源を挙げることができる。例えば、水平パルス駆動部用の電源又は固体撮像装置の撮像信号を出力する出力部用の電源に所定電位点を接続するとよい。何れも、保護装置の近傍に配置される水平パルス駆動部用或いは固体撮像装置用の電源を利用するので配線の引き回しの不都合はない。又、これらの各電源を任意に選択可能に構成してもよい。この場合、実態に合わせて最適な電源を選択して電位点用の電源として利用することができる。パルス駆動部内の各電源を切替使用する構成にすることは簡単に実現できる。
或いは、固体撮像装置用及びパルス駆動部用以外の機能部用の電源に電位点を接続してもよい。この場合、電圧値や起動順序或いは遮断順序の選択の幅が広がる。この場合にも、これらの各電源を任意に選択可能に構成してもよい。配線の引き回しの問題が起こり得るが、実態に合わせて最適な電源を選択して電位点用の電源として利用することができる。
本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置においては、好ましくは、電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を設ける。必要に応じてダイオードやエミッタ（或いはソース）フォロワ回路を利用した出力回路を介して電圧端子に所定電位を印加する構成にしてもよい。エミッタフォロワ回路やソースフォロワ回路は、高入力インピーダンス、低出力インピーダンスとしたい場合に使用する。こう云った意味では、出力回路を含めて、（広義の）基板電圧制御回路と捉えることができる。即ち、基板電位制御回路に接続する入力インピーダンスを高くし、出力インピーダンスを低くしたい場合に、若しくはこれらの何れかの場合に、エミッタフォロワ回路やソースフォロワ回路を用いる。つまり、出力回路の形式は、基板電位制御回路の構成に依存し、出力回路単独で決まるものではない。ここで、基板電圧制御回路（や出力回路）の配置場所は、固体撮像装置内、パルス駆動部内、或いは、固体撮像装置及びパルス駆動部の外部の何れでもよい。固体撮像装置内やパルス駆動部内の方が周辺部材が少なくて済み、規模を小さくできる。
本明細書で開示する撮像装置及び固体撮像装置の保護装置においては、必要に応じて（詳しくは、パルス駆動部のシャッタ端子と固体撮像装置の基板電圧端子との間の寄生容量対策のため）、抵抗素子と並列接続されたコンデンサを保護部に設けてもよい。
＜参考構成＞
次に、本明細書で開示する技術の理解を容易にするべく、幾つかの参考構成について説明する。尚、以下では、一例として、電子シャッタドライブパルスに関して説明するが、その他のドライブパルスに関しても、ドライブパルスの供給回路によっては、本明細書で開示する保護技術を同様に適用することができる。固体撮像装置としては、第１極性（例えばｎ型）の半導体基板（第１導電型領域）の主面に形成された第１極性とは反対の第２極性（例えばｐ型）の半導体層（ｐ層、第２導電型領域）が接地され、第１極性の半導体基板に所定電圧のパルスが電子シャッタパルスとして印加されることにより、この印加電圧に応じて、電荷蓄積部に蓄積された不要電荷が第１極性の半導体基板に掃き出される構成を有するものを使用する。典型的にはＣＣＤが該当し、以下では、ＣＣＤを用いるものとして説明する。
［参考構成１］
図１は、参考構成１の撮像装置１Ｗ及び保護装置４００Ｗを説明する図（回路構成図）である。撮像装置１Ｗは、固体撮像装置１０、垂直ドライバ４２Ｖ、駆動電源４６（ローカル電源）、及び、保護装置４００Ｗ（保護部）を備える。駆動電源４６からは、基準電位ＶM（接地電位）に対して第１の方向（プラス方向）の第１電位ＶH（正電源、例えば１３〜１５Ｖ程度）と第２の方向（マイナス方向）の第２電位ＶL（負電源、例えば−６．５〜−８Ｖ程度）とが電源電圧として固体撮像装置１０や垂直ドライバ４２Ｖ等に供給される。第１電位ＶHを正電源とするのは、固体撮像装置１０の基板がｎ型であることに応じたものである。
垂直ドライバ４２Ｖには、図示しないタイミング信号生成部から、垂直転送系の駆動パルスとして、垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶｖ及び電子シャッタ機能のための電子シャッタパルスＳＨＴが供給されるし、図示しないが、水平転送系の駆動パルスも供給される。垂直ドライバ４２Ｖは、これらの各パルス信号を所要レベルに変換して固体撮像装置１０にドライブパルス（垂直ドライブパルスΦＶ_1〜垂直ドライブパルスΦＶ_v、電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴ、他）として供給する。ここで、電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴは、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢから出力され保護装置４００Ｗを介して固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに供給される。固体撮像装置１０には、基板電圧制御回路４０２及びダイオードやトランジスタ等で構成された出力回路４０３が実装されており、出力回路４０３を通して、例えば一定の電圧（プラスの電圧）が与えられる。図は、出力回路４０３としてバイポーラトランジスタ４０４を使用したエミッタフォロワ回路とする場合で示す。バイポーラ型に代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用したソースフォロワ回路としてもよい。バイポーラトランジスタ４０４は、通常動作時は、ベース・エミッタ間が常に順方向でオンしており、基板電圧制御回路４０２からの一定の電圧を基板電圧端子φＳＵＢに供給する。因みに、バイポーラトランジスタ４０４を使用する場合、ベース・エミッタ間電圧Ｖbe分の電圧低下がある。
保護装置４００Ｗは、コンデンサ４１２、ダイオード４１４、及び、抵抗素子４１６によって構成される第１クランプ回路４１０Ｗ（プリクランプ回路）と、コンデンサ４２２、ダイオード４２４、及び、抵抗素子４２６によって構成される第２クランプ回路４２０Ｗ（メインクランプ回路）とを有する。コンデンサ４１２は、一端がシャッタ端子ＳＵＢに接続され、他端がダイオード４１４のカソード端、抵抗素子４１６の一端、及び、コンデンサ４２２の一端との接続点（ノードＮＤ４１０と記す）に接続されている。コンデンサ４２２の他端はダイオード４２４のカソード端、抵抗素子４２６の一端、及び、基板電圧端子φＳＵＢに接続されている。ダイオード４１４のアノード端及び抵抗素子４１６並びにダイオード４２４のアノード端及び抵抗素子４２６の他端は基準電位ＶM（この例では接地）に接続されている。
ダイオード４２４としては、ダイオード４２４の順方向降下電圧（詳しくはその最大値）の絶対値をＶＦとし、基板電圧端子φＳＵＢの電位の絶対最大定格の下限の絶対値をＶＬminとすると、ＶＦ＜ＶＬmin（−ＶＦ＞−ＶＬmin）を満足するダイオード、例えばショットキダイオード等を用いる。電子シャッタを用いる撮像装置１では、ダイオード４２４の逆阻止電圧をＶｒとし、電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴの振幅をＶesとし、基板電圧端子φＳＵＢの定常時（電子シャッターのかかっていないとき）の最大値をＶmaxとすると、Ｖｒ＞Ｖes＋Ｖmaxを満足するダイオードを選定する必要がある。即ち、電子シャッタ動作時には、ダイオード４２４には最大Ｖes＋Ｖmaxの逆電圧が印加されるため、ダイオード４２４の逆阻止電圧Ｖｒはその電圧Ｖes＋Ｖmaxより大きくなければならない。
固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢの端子電位は、仕様上定格が定められている。例えば、絶対最大定格で端子電位が規定されることがある。ここで、駆動電源４６によっては、保護装置４００Ｗを使用しないと、電源オン／オフ時に、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢから負電圧が発生し、その負電圧によって基板電圧端子φＳＵＢに定格電圧を下回る負電圧が印加されることがある。即ち、第２電位ＶLを第１電位ＶHより先に立ち上げると垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢから負電圧が発生し、この負電圧が、第１電位ＶHが立ち上がるまでに固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに印加されてしまう。このため、基板電圧端子φＳＵＢの電位が定格電圧を下回ってしまう。
これに対して、保護装置４００Ｗを通して電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴを供給する場合は、２段構えの第１クランプ回路４１０Ｗ及び第２クランプ回路４２０Ｗによって、電源投入時に、シャッタ端子ＳＵＢから定格を下回る負電圧が基板電圧端子φＳＵＢへ与えられることを防止することができる。例えば、撮像装置１Ｗの電源スイッチ（図示せず）がオンされると駆動電源４６が能動化され、先ず第２電位ＶLが起動されその後に第１電位ＶHが起動されるため、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢからまず負電圧が出力される。このとき、ノードＮＤ４１０と基準電位ＶMとの間に接続されたダイオード４１４は、この負電圧によって順方向にバイアスされるので、ダイオード４１４がオンし、ノードＮＤ４１０の電位はこのダイオード４１４の順方向降下電圧（ＶＦ）だけ基準電位ＶMより低くなる。そして、このときの電位変化がコンデンサ４２２を介して基板電圧端子φＳＵＢへ伝達される。このとき、第１電位ＶHはまだ印加されていないので、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに負電圧が印加される。しかしながら、基板電圧端子φＳＵＢと基準電位ＶMとの間に接続されたダイオード４２４は、この負電圧によって順方向にバイアスされるので、ダイオード４２４がオンし、基板電圧端子φＳＵＢの電位はこのダイオード４２４の順方向降下電圧（ＶＦ）だけ基準電位ＶMより低くなる。ダイオード４２４の順方向降下電圧ＶＦはＶＦ＜ＶＬmin（−ＶＦ＞−ＶＬmin）を満足するので、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに下限電圧−ＶＬminを下回る大きい負電圧が印加されるのが防止される。ダイオード４２４の順方向降下電圧によって基板電圧端子φＳＵＢの下限を越える低下を防止することができる。又、電源スイッチがオフされると、第１電位ＶHが第２電位ＶLより早く立ち下がるので、電源スイッチオン時と同じように固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに負電圧が印加されることがあるが、この場合でも、ダイオード４２４の作用によって、基板電圧端子φＳＵＢに下限電圧−ＶＬminを下回る大きい負電圧が印加されるのが防止される。
このような保護装置４００Ｗにあっては、ダイオード４１４及びダイオード４２４のアノード端の接続先を基準電位ＶMとすることにより、通常時にはダイオード４１４及びダイオード４２４がオフしており、消費電力の問題は起きない。尚、第１クランプ回路４１０Ｗだけにすることも考えられるが、その場合、ダイオード４１４のアノード端の接続先を基準電位ＶMとするため保護機能の維持が図られない。そのために第２クランプ回路４２０Ｗを設けている。しかしながら、保護装置４００Ｗにあっては、部品点数が６点であり規模が大きいし、前述のようにダイオード４２４として、ＶＦ＜ＶＬmin（−ＶＦ＞−ＶＬmin）を満たすような特殊で高価なダイオードを選定しなければならない難点がある。
［参考構成２］
図２〜図３は、参考構成２の撮像装置１Ｘ及び保護装置４００Ｘを説明する図である。ここで、図２は、回路構成を示す図であり、図３は、当該構成に要求される第１電位ＶHと第２電位ＶLの電源起動時の立上げ順序を説明する図である。
撮像装置１Ｘの保護装置４００Ｘは、保護装置４００Ｗに対して、第１クランプ回路４１０Ｘはダイオード４１４のアノード端の接続先を第１電位ＶHとするとともに、ダイオード４２４を取り外すことで第２クランプ回路４２０Ｗを単なる結合回路４３０Ｘ（コンデンサ４３２及び抵抗４３６で構成されている）に変更している点に特徴がある。クランプ回路は、第１クランプ回路４１０Ｘのみであるので、以下ではクランプ回路４１０Ｘと記す。このような保護装置４００Ｘにあっては、ダイオード４２４を使用しないので、部品点数の削減が図られている。尚、コンデンサ４１２の容量値（静電容量、キャパシタンス）は例えば１マイクロファラッド（μＦ）であり、抵抗素子４１６の抵抗値は例えば１００キロオーム（ｋΩ）である。コンデンサ４２２の容量値は例えば０．０４７マイクロファラッド（μＦ）であり、抵抗素子４２６の抵抗値は例えば１メガオーム（ＭΩ）である。コンデンサ４１２は、その容量値から比較的大きな部品を選択しなければならないし、コンデンサ４２２も、その容量値から比較的大きな部品を選択しなければならない。例えばいわゆる０６０３サイズやそれ以下の超小型のセラミックコンデンサを選択することは難しく、フィルムコンデンサやいわゆる１００５サイズやそれ以上の小型のセラミックコンデンサ等を選択しなければならない。
保護装置４００Ｘにおいては、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢからコンデンサ４１２及びコンデンサ４３２を介して基板電圧端子φＳＵＢに電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴ（掃出しパルス）が印加される。コンデンサ４１２とコンデンサ４３２と間にあるダイオード４１４及び抵抗素子４１６は、固体撮像装置１０のｎ型基板にマイナス電圧が印加されることによる破損や劣化から保護する。クランプ回路４１０Ｘにおける直流電圧が、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢ及び固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢと違うため、コンデンサ４１２及びコンデンサ４３２の２つのコンデンサを設けて直流成分を除去している。抵抗４３６は固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢの出力をクランプさせるための抵抗である。
参考構成２の保護装置４００Ｘにあっては、シャッタ端子ＳＵＢの出力（電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴ）は第１電位ＶHでのクランプが行なわれた後に、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに入力される。そのため、電源投入時にマイナス電圧からｎ型基板を保護できる。尚、このような保護機能の実現のためには、第１電位ＶHと第２電位ＶLの電源起動時の立上げ順序は、図３に示すように、第１電位ＶHが立ち上がった後に第２電位ＶLが立ち上がることが要求される。例えば、図３では２０パーセント（％）点での時間で規定しており、第１電位ＶHが２０パーセント（％）点に立ち上がるまでの期間をｔ１とし、第２電位ＶLが２０パーセント（％）点に立ち上がるまでの期間をｔ２とした場合、ｔ２≧ｔ１が満たされなければならない。
このような参考構成２の保護装置４００Ｘは、電源投入時にマイナス電圧からｎ型基板を保護できる一方で、１）部品点数の問題、２）部品サイズの問題、３）消費電力（例えば１．６ミリワット程度）の問題、４）ダイオード選定の問題、５）遷移（変調）時間の問題がある。１）は、保護装置４００Ｗに比べると改善されているとは云っても、結合回路４３０だけでは済まず、保護機能を実現するために、外付け部品である第１クランプ回路４１０として、３つ（コンデンサ４１２、ダイオード４１４、抵抗素子４１６）が、増加する点が問題である。２）は、部品サイズが大きくなってしまう問題である。即ち、保護装置４００Ｘにあっては、コンデンサ４１２及びコンデンサ４３２並びに固体撮像装置１０の基板容量容量Ｃｃｃｄにより入力電圧が分圧され、入力されたパルス振幅が減衰する。そのため、固体撮像装置１０の仕様書に記載されている最小のパルス振幅よりも減衰しないような大きな容量値がコンデンサ４１２及びコンデンサ４３２に必要となる。又、これらの部品は、例えば高耐圧（例えば２５Ｖ以上の耐圧）も必要とする。これは、コンデンサ４１２及びコンデンサ４３２に大振幅（例えば約２０Ｖ）の電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴを印加するためである。これらのことから、保護装置４００Ｘに必要とされるコンデンサ４１２及びコンデンサ４３２の容量値は、高容量だけでなく高耐圧も必要とされるため、部品サイズが大きくなってしまう問題がある。
３）は、常時電流を必要とすることに起因する問題である。これは、クランプ回路４１０Ｘが、ダイオード４１４に順バイアスをかけてクランプさせているためである。４）は、ダイオード４１４の選定に関わる問題である。即ち、保護装置４００Ｘにあっては、順バイアスのダイオード４１４に、逆バイアスの交流信号を印加するため、逆回復時間の速いダイオードを選定しなければならない問題がある。保護装置４００Ｗにおけるダイオード４２４に比べると特殊でないかもしれないが、ダイオード４１４と比べると特殊で高価なダイオードを選定しなければならない。
５）は、垂直ドライバ４２Ｖと固体撮像装置１０との間に設ける直流成分の除去機能をなす部材としてコンデンサ４１２及びコンデンサ４２２を使用しているため直流除去（直流カット）が２回に亘ることに起因するものであり、固体撮像装置１０の基板電圧制御にかかる遷移時間が比較的長くなる問題である。遷移時間は、コンデンサ４１２の容量値Ｃ412と抵抗素子４１６の抵抗値Ｒ416との積（時定数）に比例する。但し、直流除去が２回（コンデンサ４１２及びコンデンサ４３２による）の場合、時定数（例えば容量値Ｃ412）を大きくせざるを得ず、遷移移時間は、１回の場合に比べて長くなってしまう。例えば図示した定数の場合、固体撮像装置１０の基板電圧制御にかかる遷移時間は２５ミリ秒程度かかってしまう。
［参考構成３］
図４は、参考構成３の撮像装置１Ｙ及び保護装置４００Ｙを説明する図（回路構成図）である。撮像装置１Ｙは、基板電圧制御回路４０２を固体撮像装置１０内ではなく垂直ドライバ４２Ｖ内に実装するように変形し、又、出力回路４０３としてトランジスタ４０４に代えてダイオード４０６を使用しドライバ４２の外部に配置するように変形した点に特徴を有する。その他は参考構成２と同様である。参考構成３の保護装置４００Ｙは、実態としては、参考構成２の保護装置４００Ｘと同じであり、保護装置４００Ｘと同様の問題を有する。ダイオード４０６は、通常動作時は、常に順方向でオンしており、基板電圧制御回路４０２からの一定の電圧を基板電圧端子φＳＵＢに供給する。因みに、出力回路４０３としてダイオード４０６を使用する場合、その順方向降下電圧分の電圧低下がある。尚、保護装置４００Ｙそのものの問題点ではないが、回路構成上は、垂直ドライバ４２Ｖ及び固体撮像装置１０の外部にダイオード４０６が存在する状態となるため、垂直ドライバ４２Ｖと固体撮像装置１０との間の構成部材全体として見れば、部品点数の増加が問題となる。
［参考構成４］
図５は、参考構成４の撮像装置１Ｚ及び保護装置４００Ｚを説明する図（回路構成図）である。参考構成４は、参考構成３に対して更に、基板電圧制御回路４０２を固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖの何れにも実装せずにそれらの外部に配置するように変形した態様である。その他は参考構成３と同様である。参考構成４の保護装置４００Ｚも、実態としては、参考構成２の保護装置４００Ｘと同じであり、保護装置４００Ｘと同様の問題を有する。参考構成４の場合、保護装置４００Ｚそのものの問題点ではないが、回路構成上は、基板電圧制御回路４０２が垂直ドライバ４２Ｖ及び固体撮像装置１０の外部に存在する状態となるため、垂直ドライバ４２Ｖと固体撮像装置１０との間の構成部材全体として見れば、基板電圧制御回路４０２の分の部品点数や回路規模の増大が問題となる。
［参考構成の纏め］
以上説明したように、参考構成１〜参考構成４は、依然として、素子数や部品選定等の面で解決すべき点がある。そこで、本実施形態では、素子数をより低減でき、又、部品選定の制約を緩和することのできる新たな保護装置４００を提案する。
＜素子保護の基本原理＞
図６〜図７は、本実施形態の保護装置４００の基本構成と、保護装置４００における固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢへの異常電圧の印加を防止する原理を説明する図である。ここで、図６は、本実施形態の撮像装置１及び保護装置４００の回路構成図を示し、図７は、当該構成に要求される第１電位ＶHと第２電位ＶLと第３電位Ｖ3の電源起動時の立上げ順序及び電源遮断時の立下げ順序を説明する図である。
［構成］
先ず、出力回路４０３の入出力間の電圧差（基板電圧制御回路４０２の出力端の電位と基板電圧端子φＳＵＢの電位との差）をΔＶ４０３とする。出力回路４０３としては、前述のように、バイポーラトランジスタ４０４を使用したエミッタフォロワ回路、ダイオード４０６を使用した回路、或いは、ＭＯＳ型等のＦＥＴを使用したソースフォロワ回路とすることができる。基板電圧は安定していなければならないため基板制御回路４０２の出力をインピーダンス変換するエミッタフォロワ回路やソースフォロワ回路の出力回路を介すことが通常である。基板制御回路の出力インピーダンスが十分低い場合はダイオード４０６を使用できる。バイポーラトランジスタ４０４を使用した場合の電圧差ΔＶ４０３はバイポーラトランジスタ４０４のベース・エミッタ間電圧Ｖbeであり、ダイオード４０６を使用した場合の電圧差ΔＶ４０３はダイオード４０６の順方向降下電圧であり、ＭＯＳ型等のＦＥＴを使用した場合の電圧差ΔＶ４０３はソースフォロワ回路による電圧差分となる。
撮像装置１の保護装置４００は、保護装置４００Ｗに対して、クランプ回路４１０（第１クランプ回路４１０Ｘに対応）はダイオード４１４のアノード端の接続先を第３電位Ｖ3用の電源とするとともに、第２クランプ回路４２０Ｗを取り外している点に特徴がある。クランプ回路が１段構成であるし、結合回路４３０も存在しない。ダイオード４１４はトランジスタをダイオード接続とした構成であってもよい。このような保護装置４００にあっては、第２クランプ回路４２０や結合回路４３０を使用しないので、部品点数の削減が図られている。シャッタ端子ＳＵＢと基板電圧端子φＳＵＢとの電圧差を吸収（直流成分を除去）するための結合回路４３０の機能はコンデンサ４１２が果たす。コンデンサ４１２の容量値は例えば０．０１マイクロファラッド（μＦ）であり、抵抗素子４１６の抵抗値は例えば１メガオーム（ＭΩ）である。尚、ダイオード４１４及び抵抗素子４１６は、明示的に固体撮像装置１０の外部に配置しているが、これらを固体撮像装置１０内に配置した構成であってもよい。本開示において、「電位点（第３電位Ｖ3の電位点）と電圧端子（例えば基板電圧端子φＳＵＢ）との間に接続されたダイオード」とは、明示的に固体撮像装置１０外に示されたダイオード４１４に限らず、固体撮像装置１０内に配置されたダイオードも含む。本開示において、「電圧端子（例えば基板電圧端子φＳＵＢ）と電位点（例えば基準電位ＶM）との間に接続された抵抗素子」とは、明示的に固体撮像装置１０外に示された抵抗素子４１６に限らず、固体撮像装置１０内に配置された抵抗素子も含む。前述の参考構成１〜参考構成４の何れと比べても、コンデンサ４１２の容量値は小さくてよい。抵抗素子４１６は放電抵抗として機能する。
尚、固体撮像装置１０によっては、図中に破線で示すように、抵抗素子４１６と並列にコンデンサ４１８（容量値は例えば１０００〜４７００ピコファラッド（ｐＦ）程度）を設けることもある。このコンデンサ４１８はいわゆるデカップリングキャパシタとして設けられており、例えば垂直転送クロックや水平転送クロック等の影響を受け難くする。撮像装置内での転送クロックと基板電圧端子φＳＵＢの容量結合が大きかったりクロックの立上りや立下りが急峻である場合、デカップリングキャパシタが必要となる。
ここで、第３電位Ｖ3としては、基準電位ＶMと第１電位ＶHとの間の電位であって、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢの最大定格電圧と対応した所定電位に設定する。詳しくは、以下の条件を満たすものとする。先ず、基板電圧端子φＳＵＢの定格電圧（好ましくは最大定格電圧）と対応した所定電位との関係にあっては、ダイオード４１４の順方向降下電圧の絶対値をＶＦとし、「基板電圧制御回路４０２＋出力回路４０３」が基板電圧端子φＳＵＢに出力する最小の電圧（好ましくは、この電圧はばらつきを含めた場合の最小値であるのがよい）をＶＬとすると、下限は「Ｖ3−ＶＦ＞−ＶＬ」を満足し、上限は「Ｖ3−ＶＦ＜基板電圧端子φＳＵＢの最小値」を満足する第３電位Ｖ3を選定する（例えば１．８Ｖ系や３Ｖ系を使用する）。この条件を第３電位Ｖ3の定格電圧条件と記す。ばらつきを考慮した場合にもこの電圧条件を満たすことが好ましく、詳しくは、第３電位Ｖ3の最大値をＶ3max、ダイオード４１４の順方向降下電圧の絶対値の下限（ダイオード４１４における順方向降下電圧の最小値）をＶＦminとし、基板電圧端子φＳＵＢの電位の絶対最大定格の絶対値の下限（基板電圧端子φＳＵＢの最小電圧、つまり最小許容電圧）をＶＬminとすると、下限は「Ｖ3max−ＶＦmin＞−ＶＬmin」を満足するのが好ましい。この条件を第３電位Ｖ3の最大許容条件と記す。
尚、この最大許容条件は、ダイオード４１４の順方向降下電圧と基板電圧端子φＳＵＢの定格電圧（許容電圧）の何れについても最小値をとって規定したが、何れか一方を定格値として規定してもよい。この場合、最大許容条件に比べると、ばらつき次第で通常動作に影響してしまう可能性がある。これは、基板電圧端子φＳＵＢに接続されたダイオード４１４が通常動作時にオンしてしまう可能性があるためである。これに対して、前述の最大許容条件は、ダイオード４１４が順方向でオンしないための条件を表しており、ばらつき等があっても基板電圧端子φＳＵＢに接続されたダイオード４２４が通常動作時にオンしてしまうことを回避することができる。その結果、ばらつき等に左右されず通常動作への影響を確実に防止することができるし、電源の起動時や遮断時等に固体撮像装置１０を確実に破損や劣化から保護することができる。
本実施形態の保護装置４００にあっては、シャッタ端子ＳＵＢの出力（電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴ）は第３電位Ｖ3でのクランプが行なわれた後に、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに入力される。そのため、電源投入時にマイナス電圧からｎ型基板を保護できる。尚、このような保護機能の実現のためには、第１電位ＶHと第２電位ＶLと第３電位Ｖ3の電源起動時の立上げ（起動）順序は、図７に示す状態を満たすことが好ましい。即ち、第１電位ＶHや第２電位ＶLが立ち上がる（起動する）以前に第３電位Ｖ3が立ち上がっている（起動している）ことが好ましい。この条件を第３電位Ｖ3の起動条件と記す。
更に好ましくは、第３電位Ｖ3が立ち上がった後の第１電位ＶHと第２電位ＶLの電源起動時の立上げ順序は、図７に示すように、第１電位ＶHが立ち上がった（起動した）後に第２電位ＶLが立ち上がる（起動する）ことが好ましい。これは、例えば、図３に示した状態と同じであればよいことを意味している。
又、第１電位ＶHと第２電位ＶLと第３電位Ｖ3の電源遮断時の立下げ（遮断）順序は、図７に示す状態を満たすことが好ましい。即ち、第１電位ＶHや第２電位ＶLが立ち下がった（遮断した）後に第３電位Ｖ3が立ち下がる（遮断する）ことが好ましい。この条件を第３電位Ｖ3の停止条件と記す。
更に好ましくは、第３電位Ｖ3が立ち下がる（遮断する）前の第１電位ＶHと第２電位ＶLの電源遮断時の立下げ順序は、図７に示すように、第２電位ＶLが立ち下がった（遮断した）後に第１電位ＶHが立ち下がる（遮断する）ことが好ましい。これは、例えば、図３に示した電源起動時とは逆の順に立ち下がればよいことを意味している。例えば、図３で示したように２０パーセント（％）点での時間で規定する場合であれば、第２電位ＶLが２０パーセント（％）点から立ち下がって停止する（ほぼ０パーセント（％）点に達する）までの期間をｔ３とし、第１電位ＶHが２０パーセント（％）点から立ち下がって停止するまでの期間をｔ４とした場合、ｔ３≧ｔ４が満たされることが好ましい。
つまり、電源起動時と電源遮断時の双方を考慮した場合、固体撮像装置１０の第１電位ＶH（正電源）及び第２電位ＶL（負電源）よりも、電源投入時は先に立ち上がっており、且つ、電源遮断時には、固体撮像装置１０の電源が立ち下がった後に立ち下がる第３電位Ｖ3を供給する電源が求められる。
［動作］
本実施形態の撮像装置１の保護装置４００の動作について説明する。以下では、第３電位Ｖ3は、電圧値が最大許容条件（Ｖ3max＞−ＶＬmin＋ＶＦmin）を満たし、電源起動時には固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖの電源（第１電位ＶH、第２電位ＶL）が立ち上がる前に立ち上がるとともに、電源遮断時には固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖの電源が立ち下がった後に立ち下がる電源から供給されるものとする。
〔電源起動時の保護動作〕
先ず、電源起動時の動作について説明する。図７に示すように、固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖへの電源（第１電位ＶH用及び第２電位ＶL用）が立ち上がる前に、第３電位Ｖ3が立ち上げられる。第３電位Ｖ3が立ち上がると、ダイオード４１４に順方向降下電圧がかかりオンするので電流が流れ、その結果、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢには、ダイオード４１４から抵抗素子４１６に流れる電流値に応じた電圧が発生する。
次に、駆動電源４６は、第１電位ＶH及び第２電位ＶLを立ち上げる。これらの電源を立ち上げたとき、第１電位ＶH用の正電源及び第２電位ＶL用の負電源の立上げタイミングやスルーレートによっては、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢからマイナスの電圧が固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに抜けてしまうことがある。ここで、本実施形態においては、保護装置４００が備えられており、このようなマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢに接続したダイオード４１４が応答して電源起動時の保護機能が働くため、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。第３電位Ｖ3の最大許容条件を満たすように第３電位Ｖ3を選定することにより、ダイオード４１４の順方向降下電圧や基板電圧端子φＳＵＢの電位の絶対最大定格にばらつきがあっても確実に電源起動時の保護機能が働く。
正電源の電源電圧（第１電位ＶH）が上昇するにつれて、基板電圧端子φＳＵＢの出力電圧も上昇する。この電圧がダイオード４１４によってクランプされている電圧よりも大きくなった場合、ダイオード４１４はオフし、定常電流を流さなくなる。このことは、通常動作状態では、ダイオード４１４を介しての定常的な電流が発生しないことを意味する。本実施形態の保護装置４００にあっては、参考構成２〜参考構成４とは異なり、定常電流を必要としないので、保護装置４００の消費電力を実質的（保護機能が働く分を除く）に０ミリワットにすることができる。
〔通常動作〕
次に、通常の動作について説明する。通常動作時、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢから出力された電子シャッタドライブパルスΦＳＨＴの交流成分が固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに入力される。このとき、ダイオード４１４は常に逆バイアスがかかりオフしている。参考構成１のダイオード４２４や参考構成２〜参考構成４のダイオード４１４のような特殊で高価なダイオードは必要でない。例えば、参考構成２〜参考構成４では、順バイアスのダイオード４１４に、逆バイアスの交流信号が入力されるため、逆回復時間の速いダイオードを必要とするのと異なる。
本実施形態の保護装置４００にあっては、垂直ドライバ４２Ｖと固体撮像装置１０との間に設ける直流成分の除去機能をなす部材としてコンデンサ４１２のみを使用している。直流除去（直流カット）が１回で済むため、参考構成１〜参考構成４よりもコンデンサ４１２の容量値を小さくすることができるし、例えばいわゆる０６０３サイズやそれ以下の超小型のセラミックコンデンサ等を選択することもできる。
又、容量値を小さくできると、固体撮像装置１０の基板電圧制御にかかる遷移時間も短縮される。これは、直流除去が１回（コンデンサ４１２のみによる）の場合の遷移時間が、コンデンサ４１２の容量値Ｃ412と抵抗素子４１６の抵抗値Ｒ416との積に比例するためである。例えば図示した定数の場合、固体撮像装置１０の基板電圧制御にかかる遷移時間は２ミリ秒程にすることができる。
この遷移時間の短縮を、参考構成２との対比で数値的に説明すると以下のようになる。参考構成２では、直流除去が２回（コンデンサ４１２及びコンデンサ４２２による）行なわれ、遷移時間は概ね、コンデンサ４１２の容量値Ｃ412と抵抗素子４１６の抵抗値Ｒ416との積（＝０．１、時定数Ｔ１とする）に比例し前述のように２５ミリ秒程度（Ｔ３とする）かかっていた。これに対して、本実施形態では、直流除去が１回（コンデンサ４１２のみによる）行なわれ、遷移時間は概ね、コンデンサ４１２の容量値Ｃ412と抵抗素子４１６の抵抗値Ｒ416との積（＝０．０１、時定数Ｔ２とする）に比例し前述のように２ミリ秒程度（Ｔ４とする）かかっていた。参考構成２のＴ１（＝０．１）と本実施形態のＴ２（＝０．０１）との比はＴ１／Ｔ２＝１０であり、この値は参考構成２のＴ３（２５ミリ秒）と本実施形態のＴ４（２ミリ秒）との比Ｔ３／Ｔ４＝１２．５と近似している。つまり、本実施形態の保護装置４００によれば、参考構成２の時定数Ｔ１に対しての本実施形態の時定数Ｔ２の低減分だけ、遷移時間を短縮できる。
本実施形態の保護装置４００にあっては、コンデンサ４１２の両端にかかる電圧も抑制できる。これは、参考構成２〜参考構成４では、ダイオード４１４のクランプ電位（例えば１２．６Ｖ）にコンデンサ４１２を接続していたのに対し、本実施形態の保護装置４００では、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに直接に接続しているためである。この基板電圧端子φＳＵＢの電圧は、固体撮像装置１０やその動作モードにより異なるが、約５Ｖ〜１１Ｖの電圧である。そのため、参考構成２〜参考構成４よりもコンデンサ４１２にかかる端子間電圧を抑制することができる。
〔電源遮断時の動作〕
次に、電源遮断時の動作について説明する。図７に示すように、第３電位Ｖ3が立ち下がる前に、駆動電源４６は、固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖへの電源（第１電位ＶH用及び第２電位ＶL用）を立ち下げる。電源電圧（第１電位ＶH及び第２電位ＶL）が下降して、基板電圧端子φＳＵＢが、第３電位Ｖ3−ダイオード４１４の順方向降下電圧ＶＦ以下になると、ダイオード４１４が順方向動作するようになるので電流が流れる。その結果、固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢには、ダイオード４１４から抵抗素子４１６に流れる電流値に応じた電圧が発生するので、基板電圧端子φＳＵＢは一定の電圧にクランプされる。
この正電源（第１電位ＶH用）及び負電源（第２電位ＶL用）の立下げ時においても、立上げ時同様に、その立下げタイミングやスルーレートによっては、垂直ドライバ４２Ｖのシャッタ端子ＳＵＢからマイナスの電圧が固体撮像装置１０の基板電圧端子φＳＵＢに抜けることがある。ここで、本実施形態においては、保護装置４００が備えられており、このようなマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢに接続したダイオード４１４が応答して電源遮断時の保護機能が働くため、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。第３電位Ｖ3の最大許容条件を満たすように第３電位Ｖ3を選定することにより、ダイオード４１４の順方向降下電圧や基板電圧端子φＳＵＢの電位の絶対最大定格にばらつきがあっても確実に電源遮断時の保護機能が働く。
正電源（第１電位ＶH用）及び負電源（第２電位ＶL用）が立ち下がった後に第３電位Ｖ3が立ち下げられる。これにより、ダイオード４１４は、オフし保護機能を停止する。
［作用効果の纏め］
以上のように、本実施形態の保護装置４００によれば、部品数が少なく簡単な構成によって、電源の起動時や遮断時に、ＣＣＤ等の固体撮像装置１０の半導体基板に異常電圧（具体的には基準電位ＶMに対して第２の方向（マイナス方向）の電圧）が印加されることを防止することができる。本実施形態の保護装置４００は、垂直ドライバ４２Ｖと固体撮像装置１０との間の直流除去を行なう部材としてコンデンサ４１２のみを使用しているので、直流成分の除去が１回で済む。このため、コンデンサ４１２の容量値を小さくできるし、より小さな部品（例えば０６０３サイズの超小型のセラミックコンデンサ等）を選択できるし、更には、固体撮像装置１０の基板電圧制御にかかる遷移時間を短縮できる。更には、本実施形態の保護装置４００によれば、コンデンサ４１２の両端電圧を抑制することができるため、コンデンサ４１２におけるＤＣバイアス依存性の影響も受け難いし、定常電流も必要としないので特別なダイオードを必要としない。
図８は、実施例１の撮像装置１Ａ及び保護装置４００Ａを説明する図（回路構成図）である。実施例１（後述する他の実施例も同様）は、第３電位Ｖ3用の電源として水平ドライバ４２Ｈに供給されている電源を利用する点に特徴がある。後述する他の実施例との相違点として、基板電圧制御回路４０２及び出力回路４０３は、固体撮像装置１０に備えられている。基板電圧制御回路４０２をデバイス内部に有する基板電圧制御回路内部生成型としている。
実施例１の撮像装置１Ａは、固体撮像装置１０、タイミング信号生成部４０、ドライバ４２（パルス駆動部）、駆動電源４６、及び、保護装置４００Ａ（前述した本実施形態の保護装置４００）を備える。前述のように、保護装置４００Ａは、ドライバ４２と固体撮像装置１０との間に配置される。
固体撮像装置１０としては、例えば、センサ部の配列（垂直方向の配列）の間に垂直電荷転送部が配列されたインターライン方式のＣＣＤ型の固体撮像装置（ＩＴ−ＣＣＤ）をｖ相（例えば４相）で駆動するものである。ＣＣＤ型の固体撮像装置１０は、半導体基板上に、画素（ユニットセル）に対応して受光素子の一例であるフォトダイオード等からなるセンサ部１１（感光部；フォトセル）が多数、垂直（列）方向及び水平（行）方向において２次元マトリクス状に配列されている撮像エリア１４（撮像部）を備える。撮像エリア１４には、センサ部１１の垂直列ごとにｖ相駆動に対応する複数本の垂直転送電極が設けられる垂直転送部１３（垂直ＣＣＤ、Ｖレジスタ部、或いは垂直電荷転送部とも称される）が配列されている。各垂直転送電極は、１つのセンサ部１１に幾つか（例えば２つ）の垂直転送電極が対応するように形成され、垂直転送クロックに基づくドライバ４２から供給されるｖ種類の垂直ドライブパルスΦＶ（ΦＶ_1〜ΦＶ_v）で電荷を垂直方向に転送駆動するように構成されている。電荷の転送方向は図中縦（列）方向であり、この方向に垂直転送部１３が設けられ、この方向に直交する方向（水平方向、行方向）に垂直転送電極が複数本並べられる。
固体撮像装置１０には、複数本の垂直転送部１３の各転送先側端部である最後の行の垂直転送部１３に隣接して、電荷の主たる転送方向（図の右から左の方向）に複数の水平転送レジスタ２１２が延在する水平転送部１５が設けられている。図示した例では、水平転送レジスタ２１２は、撮像エリア１４（素子部）を超える領域まで配設されている。水平転送部１５は、複数の水平転送レジスタ２１２が転送方向に配列された水平転送路２１０（水平ＣＣＤ、Ｈレジスタ部、或いは水平電荷転送部とも称される）を備える。場合によっては、水平転送路２１０の垂直転送部１３（撮像エリア１４）とは反対側に余剰電荷掃捨部が設けられることもある。水平転送路２１０は１ライン分に限らず複数ライン分設けてもよいが、その場合、余剰電荷掃捨部は水平転送路２１０の数に適合するように配置される。
水平転送路２１０は、例えばｈ相（例えば２相或いは４相）の水平転送クロックに基づく水平ドライブパルスΦＨ（ΦＨ_1〜ΦＨ_h）によって転送駆動され、複数本の垂直転送部１３から移された１ライン分の電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。このためｈ相駆動に対応する複数本（例えば２本）の水平転送電極が設けられる。尚、転送方向の端部である最終段の水平転送レジスタ２１２を最終段水平転送レジスタ２１４（ＬＨｒｅｇ）と記す。
水平転送部１５の転送先の端部（最終段水平転送レジスタ２１４）には、水平転送部１５により水平転送された電荷を電気信号に変換してアナログの撮像信号として出力する電荷・電気信号変換部１６（ＣＣＤの出力回路（出力部））が設けられている。電荷・電気信号変換部１６には駆動電源４６から専用の電源が供給されている。電荷・電気信号変換部１６の最終段水平転送レジスタ２１４との接続箇所を電荷入力部１７と称する。電荷・電気信号変換部１６は、電荷入力部１７の電荷量に応じた電気信号の変動を検出できればよく、種々の構成を採り得る。例えば、寄生容量を持った拡散層であるフローティングディフュージョン（Floating Diffusion：ＦＤ部）を電荷入力部１７（この例では電荷蓄積部）に利用したフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ；Floating Diffusion Amp）構成の増幅回路が典型的に使用される。例えば、最終段水平転送レジスタ２１４の電荷・電気信号変換部１６側には水平出力ゲート２３０（ＨＯＧ：Hreg Output Gate）が配置され、電荷・電気信号変換部１６と水平出力ゲート２３０との接続箇所にはフローティングディフージョン部が配置される。フローティングディフージョン部は電荷・電気信号変換部１６を成すトランジスタのゲートに接続される。電荷・電気信号変換部１６は、水平転送部１５から順に注入される電荷を図示しないフローティングディフュージョンに蓄積し、蓄積した電荷を信号電圧に変換して、例えば図示しないソースフォロア構成の出力回路を介して、撮像信号Ｖｏ（ＣＣＤ出力信号）として出力する。電荷・電気信号変換部１６の出力段のソースフォロアは、十分な駆動能力が無い。このため、ソースフォロワで増幅したＣＣＤ出力信号が劣化しないように、電荷・電気信号変換部１６から出力された撮像信号Ｖｏは先ず、バッファ部６０に入力され、バッファ部６０を介してアナログフロントエンドＡＦＥの信号処理部に送られる。但し、これに限らず、電荷入力部１７にフローティングゲートを利用した構成等、電荷・電気信号変換機能を持つ限り、種々の構成を採り得る。
タイミング信号生成部４０は、固体撮像装置１０を駆動するための種々のパルス信号（“Ｌ”レベルと“Ｈ”レベルの２値）を生成してドライバ４２に供給する。ドライバ４２は、タイミング信号生成部４０から供給された種々の駆動クロック（駆動パルス）を所定レベルのドライブパルスにして固体撮像装置１０に供給する。例えば、タイミング信号生成部４０は、水平同期信号（ＨＤ）や垂直同期信号（ＶＤ）に基づいて、固体撮像装置１０のセンサ部１１に蓄積された電荷を読み出すための読出パルスＶＲＧ、読み出した電荷を垂直方向に転送駆動し水平転送部１５に渡すための垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶｖ（ｖは駆動時の相数を示す；例えば４相駆動時にはＶ４）等の垂直転送系の駆動クロックを生成する。固体撮像装置１０は、電子シャッタに対応するものであり、タイミング信号生成部４０は、電子シャッタパルスＳＨＴも垂直転送系のドライバ４２に供給する。タイミング信号生成部４０は更に、垂直転送部１３から渡された電荷を水平方向に転送駆動し電荷・電気信号変換部１６に渡すための水平転送クロックＨ１〜水平転送クロックＨｈ（ｈは駆動時の相数を示す；例えば２相駆動時にはＨ２）、最終段水平転送レジスタ２１４（ＬＨｒｅｇ）を駆動する水平転送クロックＬＨ、水平出力ゲート２３０（ＨＯＧ）を駆動する出力クロックＨＲＧ（リセットパルス）等の水平転送系の駆動クロックを生成する。
ドライバ４２は、タイミング信号生成部４０から供給された種々のクロックパルスを所定レベルの電圧信号（ドライブパルス）に変換し、或いは別の信号に変換し固体撮像装置１０に供給する。例えば、ドライバ４２は、レベルシフト部４２ＬＳ、垂直転送部１３を駆動する垂直ドライバ４２Ｖ、水平転送部１５を駆動する水平ドライバ４２Ｈ、水平出力ゲート２３０（ＨＯＧ）を駆動する水平出力ドライバ４２ＨＲＧ（水平リセットゲートドライバ、ＲＧドライバ）、及び、最終段水平転送レジスタ２１４（ＬＨｒｅｇ）を駆動する水平最終段ドライバ４２ＬＨ（ＬＨドライバ）を有する。水平ドライバ４２Ｈ、水平最終段ドライバ４２ＬＨ、水平出力ドライバ４２ＨＲＧは何れも水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部の一例である。レベルシフト部４２ＬＳには、タイミング信号生成部４０から各種の駆動クロックが供給される。レベルシフト部４２ＬＳは、この駆動クロックのローレベルやハイレベルを所要レベルに変換して垂直ドライバ４２Ｖ、水平ドライバ４２Ｈ、水平出力ドライバ４２ＨＲＧ、及び、水平最終段ドライバ４２ＬＨに供給する。
レベルシフト部４２ＬＳ、垂直ドライバ４２Ｖ、水平ドライバ４２Ｈ、水平出力ドライバ４２ＨＲＧ、及び、水平最終段ドライバ４２ＬＨのそれぞれには、それぞれに適した電圧値の電源が供給される。例えば、駆動電源４６からは、第１電位ＶHと第２電位ＶLとが電源電圧として固体撮像装置１０や垂直ドライバ４２Ｖ等に供給されるともに、水平ドライバ電源電位ＶHDが水平ドライバ４２Ｈ用の電源電圧として供給される。そして、実施例１の特徴点として、保護装置４００Ａのダイオード４１４のアノード端の接続先を水平ドライバ４２Ｈの電源端としている。これにより、第３電位Ｖ3は水平ドライバ電源電位ＶHDと一致する。
ここで、水平ドライバ電源電位ＶHD（＝第３電位Ｖ3）は、第３電位Ｖ3の定格電圧条件「Ｖ3＝ＶHD＞−ＶＬ＋ＶＦ」或いは最大許容条件（Ｖ3max＝ＶHDmax＞−ＶＬmin＋ＶＦmin）を満たし、電源起動時には固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖの電源（第１電位ＶH、第２電位ＶL）が立ち上がる前に立ち上がるとともに、電源遮断時には固体撮像装置１０及び垂直ドライバ４２Ｖの電源が立ち下がった後に立ち下がる。これにより、素子保護の基本原理において説明したように、保護装置４００Ａ（特にダイオード４１４）による電源起動時の保護機能や電源遮断時の保護機能が働くため、電源起動時や電源遮断時にマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。
図９は、実施例２の撮像装置１Ｂ及び保護装置４００Ｂを説明する図（回路構成図）である。実施例２は、実施例１に対して、基板電圧制御回路４０２及び出力回路４０３を固体撮像装置１０ではなくドライバ４２内に実装するように変更したものである。固体撮像装置１０の外部に設けられた基板電圧制御回路４０２から基板電圧を供給される外部生成型の一例である。保護装置４００Ｂは保護装置４００Ａと同様である。
実施例２においても、保護装置４００Ｂのダイオード４１４のアノード端の接続先を水平ドライバ４２Ｈの電源端とする。水平ドライバ電源電位ＶHD（＝第３電位Ｖ3）は、実施例１と同様に、第３電位Ｖ3の定格電圧条件或いは最大許容条件を満たし、又、電源起動時の立上り順序や電源遮断時の立下り順序も実施例１と同様である。これにより、実施例２においても、保護装置４００Ｂ（特にダイオード４１４）による電源起動時の保護機能や電源遮断時の保護機能が働くため、電源起動時や電源遮断時にマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。
図１０は、実施例３の撮像装置１Ｃ及び保護装置４００Ｃを説明する図（回路構成図）である。実施例３は、実施例１に対して、基板電圧制御回路４０２及び出力回路４０３を固体撮像装置１０やドライバ４２ではなく、それらの外部に配置するように変更したものである。固体撮像装置１０の外部に設けられた基板電圧制御回路４０２から基板電圧を供給される外部生成型の他の例である。保護装置４００Ｃは保護装置４００Ａと同様である。
実施例３においても、保護装置４００Ｃのダイオード４１４のアノード端の接続先を水平ドライバ４２Ｈの電源端とする。水平ドライバ電源電位ＶHD（＝第３電位Ｖ3）は、実施例１と同様に、第３電位Ｖ3の定格電圧条件或いは最大許容条件を満たし、又、電源起動時の立上り順序や電源遮断時の立下り順序も実施例１と同様である。これにより、実施例３においても、保護装置４００Ｃ（特にダイオード４１４）による電源起動時の保護機能や電源遮断時の保護機能が働くため、電源起動時や電源遮断時にマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。
［実施例１〜実施例３の変形例］
実施例１〜実施例３では、保護装置４００のダイオード４１４のアノード端の接続先を水平ドライバ４２Ｈの電源端とすることにより、水平ドライバ４２Ｈ用の電源を第３電位Ｖ3用の電源に利用していたが、第３電位Ｖ3用の電源に利用できるのは、水平ドライバ４２Ｈ用の電源には限らない。例えば、同じくドライバ４２内に実装されているレベルシフト部４２ＬＳ、水平出力ドライバ４２ＨＲＧ、或いは、水平最終段ドライバ４２ＬＨ等の垂直ドライバ４２Ｖを除く機能部用の電源を利用してもよい。或いは、図１１に示すように、固体撮像装置１０の出力回路として機能する電荷・電気信号変換部１６用の電源を利用してもよい。何れの変形例も、保護装置４００の近傍に配置されるドライバ４２或いは固体撮像装置１０用の電源を利用するので配線の引き回しの不都合はない。尚、図１１は実施例１の構成に対する変形例で示しているが、実施例２及び実施例３に対しても同様の変形を適用できる。又、これらの各電源を任意に選択可能に構成してもよい。この場合、実態に合わせて最適な電源を選択して第３電位Ｖ3用の電源として利用することができる。ドライバ４２内の各電源を切替使用する構成にすることは簡単に実現できる。
これらの変形例においても、各機能部用の電源電位は、実施例１と同様に、第３電位Ｖ3の定格電圧条件或いは最大許容条件を満たし、又、電源起動時の立上り順序や電源遮断時の立下り順序も実施例１と同様とすることができる。これにより、当該変形例においても、保護装置４００（特にダイオード４１４）による電源起動時の保護機能や電源遮断時の保護機能が働くため、電源起動時や電源遮断時にマイナスの電圧が基板電圧端子φＳＵＢに抜けた場合においても、基板電圧端子φＳＵＢがマイナスの電圧になることを防ぐことができる。
実施例４は、実施例１〜実施例３に対して、第３電位Ｖ3用の電源としてドライバ４２の各機能部（垂直ドライバ４２Ｖは除く）や固体撮像装置１０の電荷・電気信号変換部１６に供給されている電源を利用するのではなく、これら以外の機能部に供給されている電源を利用する点に特徴がある。
例えば、撮像装置１を構成する場合に、固体撮像装置１０とアナログフロントエンドＡＦＥと駆動制御部、その他の周辺回路を１パッケージに収容して撮像装置モジュールとして提供することがある。撮像装置モジュールから固体撮像装置１０を除いたアナログフロントエンドＡＦＥと駆動制御部とを纏めてＣＣＤカメラフロントエンド（広義のアナログフロントエンド）と記す。又、この撮像装置モジュールと光学系（撮像レンズを主要部とする）と本体ユニットとにより撮像装置１の全体を構成することもある。本体ユニットは、撮像装置モジュールにより得られる撮像信号に基づいて映像信号を生成しモニター出力したり所定の記憶メディアに画像を格納したりする機能部分を有する。
このような場合に、第３電位Ｖ3用の電源としては、以下のようなものが選択候補となり得る。もちろん、前述した第３電位Ｖ3用の条件（定格電圧条件又は最大許容条件、好ましくは起動条件や停止条件も）を満たす限りである。下記に一例を記す。尚、以下に述べる各電源を任意に選択可能に構成してもよい。この場合、実態に合わせて最適な電源を選択して第３電位Ｖ3用の電源として利用することができる。
先ず、ＣＣＤカメラフロントエンドで使用している電源が候補であり、例えば、タイミングパルス発生回路、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング）、ＯＢ（Optical Black）クランプ回路、ＡＤ変換回路、キャリブレーション回路、ＤＬＬ回路、ＰＬＬ回路、入出力（ＩＯ、INPUT／OUTPUT）回路、高速インターフェース回路、ＣＭＯＳ出力回路、ＬＶＤＳ出力回路等で使用される電源を使用し得る。或いは、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ、メモリ（揮発性メモリ、ＳＤＲＡＭ、不揮発性メモリ、フラッシュメモリ）等で使用される電源を使用し得る。更には、インターフェース部が使用している電源が候補であり、例えば、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ、ＲＧＢ出力、ビデオ出力、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）、ＰＣＩ、ＡＧＰ、ＲＳ−２３２Ｃ、ＩＳＡ、ＩＤＥ、ＳＡＴＡ等のインタフェース用電源を使用し得る。乾電池、ボタン電池、或いは、リチウムイオン電池等の電池から供給されている電源を使用し得る。電源用ＩＣが使用している電源も候補であり、例えば、ＤＣＤＣコンバータやＡＣＤＣコンバータで使用される電源を使用し得る。表示部（ディスプレイ）が使用している電源も候補であり、例えば、液晶、有機ＥＬ、ブラウン管、タッチパネル等で使用される電源を使用し得る。
又、発振子や発振器が使用している電源、通信（無線であるのか有線であるのかは不問）用の電源、ストロボ、ＬＥＤ、或いは、ボタン操作等に使用されるドライバ用の電源も使用し得る。データ記憶部（ストレージ）が使用している電源も候補であり、例えば、ハードディスク装置、ＳＳＤ、フレキシブルディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＭＯ、ＨＤ−ＤＶＤ等で使用される電源を使用し得る。更には、レンズ制御用の電源や、ＧＰＳ、加速度センサ、或いは、温度センサ等の各種のセンサ用の電源も使用し得る。
以上、本明細書で開示する技術について実施形態を用いて説明したが、請求項の記載内容の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本明細書で開示する技術の技術的範囲に含まれる。前記の実施形態は、請求項に係る技術を限定するものではなく、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが、本明細書で開示する技術が対象とする課題の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の技術が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の技術を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、本明細書で開示する技術が対象とする課題と対応した効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成も、本明細書で開示する技術として抽出され得る。
例えば、前記実施形態の記載を踏まえれば、特許請求の範囲に記載の請求項に係る技術は一例であり、例えば、以下の技術が抽出される。以下列記する。
［付記１］
第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置と、
固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と、
パルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されている保護部、
とを備え、
保護部は、パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有し、
ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されており、
固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動する撮像装置。
［付記２］
電位点には、電圧端子の最大定格電圧と対応している電位が印加される付記１に記載の撮像装置。
［付記３］
電位点には、電圧端子の定格電圧とダイオードの順方向降下電圧との和を下回る電位が印加される付記１又は付記２に記載の撮像装置。
［付記４］
電位点には、電圧端子の最小許容電圧とダイオードの順方向降下電圧との和を下回る電位が印加される付記３に記載の撮像装置。
［付記５］
電位点には、電圧端子の定格電圧とダイオードの順方向降下電圧の最小値との和を下回る電位が印加される付記１乃至付記４の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記６］
電位点には、電圧端子の最小許容電圧とダイオードの順方向降下電圧の最小値との和を下回る電位が印加される付記５に記載の撮像装置。
［付記７］
パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源起動時には、その電源の起動よりも前に電位点の電位が起動する付記１乃至付記６の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記８］
固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものが使用され、
電源起動時には、第１電位が起動した後に第２電位が起動する付記１乃至付記７の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記９］
固体撮像装置への電源遮断時には、その電源が遮断した後に電位点の電位が遮断する付記１乃至付記８の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１０］
固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものが使用され、
電源遮断時には、第２電位が遮断した後に第１電位が遮断する付記９に記載の撮像装置。
［付記１１］
パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
電位点は、水平パルス駆動部用の電源と接続されている付記１乃至付記１０の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１２］
固体撮像装置は、撮像信号を出力する出力部を有し、
電位点は、出力部用の電源と接続されている付記１乃至付記１０の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１３］
電位点は、固体撮像装置用及びパルス駆動部用以外の機能部用の電源と接続されている付記１乃至付記１０の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１４］
電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
基板電圧制御回路は、固体撮像装置内に実装されている付記１乃至付記１３の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１５］
電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
基板電圧制御回路は、パルス駆動部内に実装されている付記１乃至付記１３の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１６］
電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
基板電圧制御回路は、固体撮像装置及びパルス駆動部の外部に配置されている付記１乃至付記１３の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１７］
保護部は、抵抗素子と並列接続されたコンデンサを有する付記１乃至付記１６の何れか１項に記載の撮像装置。
［付記１８］
第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置を保護する保護装置であって、
固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されており、
パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有し、
ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されており、
固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動する固体撮像装置の保護装置。
［付記１９］
パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源起動時には、その電源の起動よりも前に電位点の電位が起動する付記１８に記載の保護装置。
［付記２０］
固体撮像装置への電源遮断時には、その電源が遮断した後に電位点の電位が遮断する付記１８又は付記１９に記載の保護装置。
１…撮像装置、１０…固体撮像装置、１１…センサ部、１３…垂直転送部（垂直ＣＣＤ）、１４…撮像エリア、１５…水平転送部（水平ＣＣＤ）、１６…電荷・電気信号変換部、４０…タイミング信号生成部、４２…ドライバ、４２Ｈ…水平ドライバ、４２ＬＨ…水平最終段ドライバ、４２ＨＲＧ…水平出力ドライバ、４２Ｖ…垂直ドライバ、４６…駆動電源、６０…バッファ部、２１０…水平転送路、２１２…水平転送レジスタ、２１４…最終段水平転送レジスタ、２３０…水平出力ゲート、４００…保護装置（保護部）、４１０…クランプ回路、４１２…コンデンサ、４１４…ダイオード、４１６…抵抗素子、４１８…コンデンサ

Claims (20)

  1. 第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置と、
    固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と、
    パルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されている保護部、
    とを備え、
    保護部は、パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有し、
    ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されており、
    固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動する撮像装置。
  2. 電位点には、電圧端子の最大定格電圧と対応している電位が印加される請求項１に記載の撮像装置。
  3. 電位点には、電圧端子の定格電圧とダイオードの順方向降下電圧との和を下回る電位が印加される請求項１に記載の撮像装置。
  4. 電位点には、電圧端子の最小許容電圧とダイオードの順方向降下電圧との和を下回る電位が印加される請求項３に記載の撮像装置。
  5. 電位点には、電圧端子の定格電圧とダイオードの順方向降下電圧の最小値との和を下回る電位が印加される請求項１に記載の撮像装置。
  6. 電位点には、電圧端子の最小許容電圧とダイオードの順方向降下電圧の最小値との和を下回る電位が印加される請求項５に記載の撮像装置。
  7. パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
    垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源起動時には、その電源の起動よりも前に電位点の電位が起動する請求項１に記載の撮像装置。
  8. 固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものが使用され、
    電源起動時には、第１電位が起動した後に第２電位が起動する請求項１に記載の撮像装置。
  9. 固体撮像装置への電源遮断時には、その電源が遮断した後に電位点の電位が遮断する請求項１に記載の撮像装置。
  10. 固体撮像装置用の電源として、第１極性と対応する電位であって基準電位に対して第１の方向の第１電位及び基準電位に対して第１の方向とは逆の第２の方向の第２電位を出力するものが使用され、
    電源遮断時には、第２電位が遮断した後に第１電位が遮断する請求項９に記載の撮像装置。
  11. パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
    電位点は、水平パルス駆動部用の電源と接続されている請求項１に記載の撮像装置。
  12. 固体撮像装置は、撮像信号を出力する出力部を有し、
    電位点は、出力部用の電源と接続されている請求項１に記載の撮像装置。
  13. 電位点は、固体撮像装置用及びパルス駆動部用以外の機能部用の電源と接続されている請求項１に記載の撮像装置。
  14. 電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
    基板電圧制御回路は、固体撮像装置内に実装されている請求項１に記載の撮像装置。
  15. 電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
    基板電圧制御回路は、パルス駆動部内に実装されている請求項１に記載の撮像装置。
  16. 電圧端子に所定電位を印加する基板電圧制御回路を備え、
    基板電圧制御回路は、固体撮像装置及びパルス駆動部の外部に配置されている請求項１に記載の撮像装置。
  17. 保護部は、抵抗素子と並列接続されたコンデンサを有する請求項１に記載の撮像装置。
  18. 第１極性の半導体に電圧のパルスが印加される固体撮像装置を保護する保護装置であって、
    固体撮像装置の駆動パルスを出力するパルス駆動部と固体撮像装置との間に配置されており、
    パルス駆動部の出力端と固体撮像装置の電圧端子との間に接続されたコンデンサ、電位点と電圧端子との間に接続されたダイオード、及び、電圧端子と電位点との間に接続された抵抗素子を有し、
    ダイオードのアノード端が、電圧端子の電位が印加される電位点に接続されており、
    固体撮像装置への電源起動時には、その電源起動よりも前に電位点の電位が起動する固体撮像装置の保護装置。
  19. パルス駆動部は、垂直転送系の駆動パルスを出力する垂直パルス駆動部と、水平転送系の駆動パルスを出力する水平パルス駆動部とを有し、
    垂直パルス駆動部と固体撮像装置への電源起動時には、その電源の起動よりも前に電位点の電位が起動する請求項１８に記載の保護装置。
  20. 固体撮像装置への電源遮断時には、その電源が遮断した後に電位点の電位が遮断する請求項１８に記載の保護装置。
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