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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