JP2620643B2 - Driving method of solid-state imaging device - Google Patents
Driving method of solid-state imaging deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、CCD固体撮像素子のチャネル領域中に蓄積
される情報電荷をチャネル領域外に排出する固体撮像素
子の駆動方法に関する。The present invention relates to a method for driving a solid-state imaging device for discharging information charges accumulated in a channel region of a CCD solid-state imaging device out of the channel region.
(ロ) 従来の技術 従来、CCD固体撮像素子を用いたテレビカメラの如き
撮像装置に於いては、CCDの動作原理を活用して電子的
に露光制御を行うことが考えられている。このような露
光制御方法は、例えば特開昭63-24764号公報に開示され
ている如く、垂直走査期間毎の電荷蓄積期間の途中でそ
れまで撮像部に蓄積した情報電荷を転送排出し、残余の
電荷蓄積期間に得られる情報電荷を蓄積するように構成
されている。即ち、情報電荷の排出のタイミングの変更
に依って情報電荷の蓄積期間が伸縮されるもので、光電
荷の排出タイミングがCCDの出力する映像信号レベルに
従って設定される。この駆動方法では、撮像部の不要な
情報電荷を読出転送とは反対の方向に転送して排出して
いるが、逆方向への転送に依る情報電荷の排出は、排出
完了までに一定の期間が必要なことからスミアの発生を
招くと共に、水平走査の帰線期間内で排出が完了しない
場合には映像信号にノイズが重畳するという問題を有し
ている。(B) Conventional technology Conventionally, in an imaging apparatus such as a television camera using a CCD solid-state imaging device, it has been considered to perform electronic exposure control using the operation principle of the CCD. Such an exposure control method, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-24764, transfers and discharges information charges accumulated in an imaging unit up to the middle of a charge accumulation period for each vertical scanning period, and discharges the remaining information charges. Is configured to accumulate information charges obtained during the charge accumulation period. That is, the accumulation period of the information charge is expanded or contracted by changing the timing of discharging the information charge, and the discharge timing of the photocharge is set according to the video signal level output by the CCD. In this driving method, unnecessary information charges of the imaging unit are transferred and discharged in the direction opposite to the read transfer, but the discharge of the information charges due to the transfer in the reverse direction is performed for a certain period until the discharge is completed. However, there is a problem that smear is generated due to the necessity, and noise is superimposed on the video signal when the discharge is not completed within the retrace period of the horizontal scanning.
そこで、上述の問題を解決できる情報電荷の排出方法
を本出願人は特願平1-157369号及び特願平1-183976号に
提案している。これらの駆動方法は、オーバーフロード
レインの高位を高くすると共に転送電極を所定の期間パ
ルス駆動することで、チャネル領域内の情報電荷を一定
の区間転送しながらオーバーフロードレインに排出する
ように構成されている。Accordingly, the present applicant has proposed a method of discharging information charges capable of solving the above-described problem in Japanese Patent Application Nos. 1-157369 and 1-183976. These driving methods are configured such that by increasing the height of the overflow drain and driving the transfer electrode in a pulsed manner for a predetermined period, the information charges in the channel region are transferred to the overflow drain while being transferred for a certain period. .
第5図は、上述の駆動方法を採用する固体撮像装置の
構成を示すブロック図で、第6図はその動作タイミング
図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device employing the above-described driving method, and FIG. 6 is an operation timing diagram thereof.
フレームトランスファ型のCCD固体撮像素子(1)
は、照射された映像パターンに応じた情報電荷を得る撮
像部(1I)、撮像部(1I)の情報電荷を一旦蓄積する蓄
積部(1S)及び蓄積部(1S)の情報電荷を水平ライン毎
に出力される水平転送部(1H)からなり、駆動回路
(2)でパルス駆動されて映像信号X(t)を出力する。こ
の映像信号X(t)は信号処理回路(3)でサンプルホール
ド、ガンマ補正等の処理が施され、ビデオ信号Y(t)とし
て次段の回路に出力される。Frame transfer type CCD solid-state image sensor (1)
Is an imaging unit (1I) that obtains information charges according to an irradiated video pattern, a storage unit (1S) that temporarily stores information charges of the imaging unit (1I), and information charges of the storage unit (1S) for each horizontal line. The driving circuit (2) outputs a video signal X (t) after being pulse-driven by the driving circuit (2). The video signal X (t) is subjected to processing such as sample hold and gamma correction in the signal processing circuit (3), and is output to the next circuit as a video signal Y (t) .
駆動回路(2)は、OFDクロックφOFDをCCD(1)の
オーバーフロードレイン(OFD)に与えるOFDクロック発
生回路(2N)、排出転送クロックφR及び読出転送クロ
ックφFを撮像部(1I)に与える排出クロック発生回路
(2R)及び読出クロック発生回路(2F)、そして蓄積転
送クロックφS及び水平転送クロックφHを夫々蓄積部
(1S)及び水平転送部(1H)に与える蓄積クロック発生
回路(2S)及び水平クロック発生回路(2H)からなり、
夫々排出タイミング設定回路(4)からの排出タイミン
グ信号RT、読出タイミング設定回路(5)からの読出タ
イミング信号FTに従って動作タイミングが決定される。The drive circuit (2) supplies the OFD clock φ OFD to the overflow drain (OFD) of the CCD (1), the OFD clock generation circuit (2N), and the discharge transfer clock φ R and the read transfer clock φ F to the imaging unit (1I). discharge clock generating circuit providing (2R) and the read clock generating circuit (2F), and storage transfer clock phi S and the storage clock generation circuit for supplying a horizontal transfer clock phi H respective storage unit (1S) and the horizontal transfer portion (IH) ( 2S) and horizontal clock generation circuit (2H)
The operation timing is determined according to the discharge timing signal RT from the discharge timing setting circuit (4) and the read timing signal FT from the read timing setting circuit (5), respectively.
また、映像信号X(t)は、一画面単位で積分回路(6)
に依り積分され、この積分値I(t)が露光判定回路(7)
に与えられる。そして、露光判定回路(7)では、積分
値I(t)がCCD(1)の適正露光範囲内であるか否かが判
定され、露光促進信号OPEN或いは露光抑制信号CLOSEが
出力される。即ち、露光判定回路(7)に於いては、積
分値I(t)が適正露光範囲の最大値に対応する第1の基準
値及び最小値に対応する第2の基準値と比較され、第1
の基準値より大きければ露光抑制信号CLOSE、第2の基
準値より小さければ露光促進信号OPENを出力し、第1の
基準値と第2の基準値との間であれば何れの信号も出力
しない。In addition, the video signal X (t) is converted into an integration circuit (6) for each screen.
, And the integrated value I (t) is calculated by an exposure determination circuit (7).
Given to. Then, the exposure determination circuit (7) determines whether or not the integrated value I (t) is within the proper exposure range of the CCD (1), and outputs an exposure promotion signal OPEN or an exposure suppression signal CLOSE. That is, in the exposure determination circuit (7), the integrated value I (t) is compared with a first reference value corresponding to the maximum value of the appropriate exposure range and a second reference value corresponding to the minimum value, and 1
The exposure suppression signal CLOSE is output if the value is larger than the reference value, and the exposure promotion signal OPEN is output if the value is smaller than the second reference value, and no signal is output if the value is between the first reference value and the second reference value. .
排出タイミング制御回路(4)は、露光判定回路
(7)の出力に従って情報電荷の排出タイミングを設定
するように構成されており、露光抑制信号CLOSEの入力
で排出タイミングを遅らせて情報電荷の蓄積期間を短縮
し、露光促進信号OPENの入力で排出タイミングを速くし
て情報電荷の蓄積期間を伸長する。即ち、光電荷の読出
タイミングは、垂直走査信号VDブランキング期間内の所
定のタイミングに固定されており、情報電荷の排出が終
了してから次の読出タイミングまでの期間Lが光電荷の
蓄積期間として設定されるため、光電荷の排出タイミン
グの変更に依り情報電荷の蓄積期間が設定される。The discharge timing control circuit (4) is configured to set the discharge timing of the information charges in accordance with the output of the exposure determination circuit (7), and delays the discharge timing by inputting the exposure suppression signal CLOSE to store the information charges. And the discharge timing is accelerated by the input of the exposure promotion signal OPEN to extend the information charge accumulation period. That is, the read timing of the photo charge is fixed to a predetermined timing in the vertical scanning signal VD blanking period, and the period L from the end of the discharge of the information charge to the next read timing is the photo charge accumulation period. Therefore, the storage period of the information charges is set by changing the discharge timing of the photocharges.
情報電荷の排出は、映像信号X(t)へのノイズの重畳を
防止するために水平走査信号HDのブランキング期間内に
限って行われ、排出タイミングの設定が水平走査期間単
位で行われる。即ち、OFDクロックφOFDが、積分値I(t)
に対応するタイミングの水平走査信号HDのブランキング
期間内に高レベル(通常の蓄積時は低レベルに固定され
る。)となると共に、そのブランキング期間に限って排
出転送クロックφRが撮像部(I)に与えられる。従っ
て、撮像部(I)のチャネル領域に蓄積された情報電荷
は、所定のタイミングで排出転送クロックφRに依り逆
方向に回転されると共にOFDクロックφOFDに依り基板側
に排出され、この排出動作が終了してから次の読出動作
の始まりまでに蓄積される情報電荷が一画面分の映像信
号を構成する。The discharge of the information charge is performed only during the blanking period of the horizontal scanning signal HD in order to prevent the superposition of noise on the video signal X (t) , and the discharge timing is set for each horizontal scanning period. That is, the OFD clock φ OFD is equal to the integrated value I (t)
High levels within the blanking period of the horizontal scanning signal HD for the corresponding timing (normal accumulation is fixed to low level.) And with made, discharge transfer clock phi R imaging unit only to the blanking period (I). Therefore, the information charges accumulated in the channel region of the imaging unit (I) are rotated at a predetermined timing in the reverse direction by the discharge transfer clock φ R and discharged to the substrate side by the OFD clock φ OFD. The information charges accumulated from the end of the operation to the start of the next read operation constitute a video signal for one screen.
第7図は、情報電荷を排出駆動する際の排出転送クロ
ックφRの波形図で、4相駆動の場合を示し、第8図は
各タイミングでのポテンシャルの状態を示す図である。Figure 7 is a waveform diagram of the discharge transfer clock phi R at the time of discharge driving information charges, shows the case of a four-phase drive, FIG. 8 is a diagram showing a state of a potential at each timing.
CCD(1)の転送電極(11)(12)(13)(14)は、
2層構造を有しており、4相の排出転送クロックφ1〜
φ4が印加される。情報電荷を排出駆動するまでは、タ
イミングT0の如くクロックφ2のみが「H」(高レベ
ル)、他のクロックφ1,φ3,φ4が「L」(低レベ
ル)に固定され、転送電極(12)下に第8図に示すよう
なポテンシャル井戸(15)が形成され、このポテンシャ
ル井戸(15)に情報電荷(e)が蓄積される。情報電荷
(e)を排出する際、先ずクロックφ1が「H」とな
り、タイミングT1には転送電極(12)下の情報電荷
(e)が矢印の如く転送電極(11)下に転送される。こ
の転送方向は、読出転送方向とは反対の方向、即ち蓄積
部(1S)とは反対の方向となる。そして、タイミングT2
では、各クロックφ1〜φ4が夫々反転し、転送電極(1
1)下の情報電荷(e)はさらに転送される。そして、
タイミングT3では、各クロックφ1〜φ4がタイミングT1
と同一となり、CCD(1)内のポテンシャルの状態はタ
イミングT1と同一となる。以後、タイミングT1及びT2の
状態を繰り返すことで、チャネル領域内の情報電荷
(e)は、読出転送方向とは反対の方向に転送される。
このように情報電荷(e)が逆方向転送されている期間
には、チャネル領域に隣接して設けられるOFDに高い電
圧が印加されており、情報電荷(e)が転送される過程
に於いてOFDに排出されるため、情報電荷(e)は次第
に減少する。The transfer electrodes (11) (12) (13) (14) of the CCD (1)
It has a two-layer structure, and has a four-phase discharge transfer clock φ 1 to
φ 4 is applied. Until the information charges are driven to drain, only the clock φ 2 is fixed at “H” (high level) and the other clocks φ 1 , φ 3 , φ 4 are fixed at “L” (low level) as at the timing T 0 . A potential well (15) as shown in FIG. 8 is formed below the transfer electrode (12), and information charges (e) are accumulated in the potential well (15). When discharging the information charge (e), first, the clock φ 1 becomes “H”, and at the timing T 1 , the information charge (e) below the transfer electrode (12) is transferred below the transfer electrode (11) as indicated by an arrow. You. This transfer direction is opposite to the read transfer direction, that is, the direction opposite to the storage unit (1S). And the timing T 2
Then, each of the clocks φ 1 to φ 4 is inverted and the transfer electrodes (1
1) The lower information charge (e) is further transferred. And
At time T 3, the clock phi 1 to [phi] 4 is a timing T 1
Becomes the same as the state of potential in the CCD (1) is the same as the timing T 1. Thereafter, by repeating the state of the timing T 1 and T 2, the information charges in the channel region (e) is the read transfer direction is transferred in the opposite direction.
As described above, during the period when the information charges (e) are transferred in the reverse direction, a high voltage is applied to the OFD provided adjacent to the channel region, and in the process of transferring the information charges (e). Since the information charges (e) are discharged to the OFD, the information charges (e) gradually decrease.
(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の如き情報電荷の排出方法におい
ては、CCD(1)のOFDに極めて高い電位を与える必要が
あるため、駆動回路(2)の駆動能力を高くする必要が
あり、複雑な回路構成となると共に消費電力も大きく、
バッテリー等の電力源で動作する一般のビデオカメラに
は適していない。(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the information charge discharging method as described above, since it is necessary to apply an extremely high potential to the OFD of the CCD (1), the driving capability of the driving circuit (2) is increased. It is necessary to perform a complicated circuit configuration and consume large power.
It is not suitable for general video cameras that operate on a power source such as a battery.
また、高解像度化に伴なってCCD(1)の画素数が増
大してくると、情報電荷(e)を完全に排出するまで必
要とする期間が長くなり、水平走査線の帰線期間内には
収まらなくなる。Also, when the number of pixels of the CCD (1) increases along with the increase in resolution, the period required to completely discharge the information charge (e) becomes longer, and the time required for the horizontal scanning line to be completely removed is reduced. Will not fit.
そこで本発明は、情報電荷を排出する際に必要なOFD
の電位を低下させ、且つ排出動作を短期間で完了させる
ことを目的とする。Therefore, the present invention provides an OFD necessary for discharging information charges.
And to complete the discharging operation in a short period of time.
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は、上述の課題を解決するためになされたもの
で、その特徴は、光電変換に依り発生する情報電荷を蓄
積転送する複数のチャネル領域がチャネル分離領域で互
いに分離されて配列形成されると共に上記チャネル領域
のポテンシャルの状態を制御する複数の転送電極が上記
チャネル領域上に配列形成され、上記チャネル領域中の
過剰な情報電荷をオーバーフロードレイン領域に受ける
固体撮像素子に於いて、上記オーバーフロードレイン領
域の電位を上記チャネル領域と上記オーバーフロードレ
イン領域との間にポテンシャル障壁を形成し得る電位よ
り高くし、上記チャネル領域内にピンニング或いはピン
ニングに近い状態のポテンシャルを形成する電位を上記
各転送電極に同時に与える期間が設定された多相の転送
クロックを上記転送電極に与えてパルス駆動して上記情
報電荷を上記チャネル領域から上記オーバーフロードレ
イン領域に排出することにある。(D) Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above problems, and is characterized by a plurality of channel regions for storing and transferring information charges generated by photoelectric conversion. A plurality of transfer electrodes arranged and formed separately from each other in the region and controlling the potential state of the channel region are formed and arranged on the channel region, and receive excess information charges in the channel region to the overflow drain region. In the solid-state imaging device, the potential of the overflow drain region is set higher than a potential at which a potential barrier can be formed between the channel region and the overflow drain region, and the potential in the channel region is pinned or in a state close to pinning. The period during which the potential for forming the gate electrode is simultaneously applied to the transfer electrodes is set. And the multi-phase transfer clock pulse driven by applying to the transfer electrode is to discharge to the overflow drain region the information charges from the channel region.
(ホ) 作用 本発明に依れば、転送電極をパルス駆動をする際にポ
テンシャルがピンニング状態となる期間を設定すること
で、チャネル領域とオーバーフロードレイン領域との間
のポテンシャル障壁がより小さくなるため、オーバーフ
ロードレイン領域の電荷を極めて高くする必要はなくな
る。また、情報電荷は、チャネル領域内のある範囲内を
移動することから、製造ばらつき等で、部分的に情報電
荷の排出がされ難い部分、即ちチャネル領域とオーバー
フロードレイン領域との間のポテンシャル障壁が消え難
い部分があっても、その部分の情報電荷はチャネル領域
内を移動する過程でオーバーフロードレイン領域に排出
される。(E) Function According to the present invention, the potential barrier between the channel region and the overflow drain region becomes smaller by setting the period during which the potential is in the pinning state when the transfer electrode is pulse-driven. In addition, it is not necessary to make the charge of the overflow drain region extremely high. In addition, since the information charge moves within a certain range in the channel region, a portion where the information charge is hardly partially discharged due to manufacturing variations, that is, a potential barrier between the channel region and the overflow drain region is formed. Even if there is a portion that is difficult to disappear, the information charges in that portion are discharged to the overflow drain region while moving in the channel region.
(ヘ) 実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。(F) Example An example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明駆動方法を示すポテンシャル図で、
第8図と同一部分を示し、第2図は排出転送クロックの
波形図である。FIG. 1 is a potential diagram showing the driving method of the present invention,
FIG. 2 shows the same parts as in FIG. 8, and FIG. 2 is a waveform diagram of the discharge transfer clock.
先ずタイミングT0は、情報電荷(e)の排出を行う前
の状態であり、第7図及び第8図のタイミングT0と同様
にクロックφ2のみが「H」に固定され、転送電極(1
2)下に形成されたポテンシャル井戸(16)に情報電荷
(e)が蓄積される。First, the timing T 0 is a state before the discharge of the information charges (e), and only the clock φ 2 is fixed to “H” as in the timing T 0 in FIGS. 7 and 8, and the transfer electrode ( 1
2) Information charges (e) are accumulated in the potential well (16) formed below.
そこで、情報電荷(e)を排出する際、一旦タイミン
グT1の如くクロックφ1を「H」として情報電荷(e)
を転送電極(11)下に転送した後、タイミングT2に示す
ように全てクロックφ1〜φ4を「L」とする。クロック
φ1〜φ4を「L」とすると、チャネル領域のポテンシャ
ルは、ピンニング状態(転送電極で電位を下げてもポテ
ンシャルがそれ以上浅くならない状態)或いはピンニン
グに近い状態となるため、チャネル領域のポテンシャル
が全体的に浅くなり、チャネル領域からOFDに情報電荷
が流れ易くなる。Therefore, when discharging the information charge (e), the clock φ 1 is once set to “H” as at the timing T 1 to set the information charge (e).
After the transfer under the transfer electrode (11), all as shown in the timing T 2 clocks phi 1 to [phi] 4 is "L". When the clocks φ 1 to φ 4 are set to “L”, the potential of the channel region becomes a pinning state (a state where the potential does not become shallower even if the potential is lowered by the transfer electrode) or a state close to the pinning. The potential becomes shallow overall, and information charges easily flow from the channel region to the OFD.
そして、タイミングT3に示す如くクロックφ3,φ4を
「H」としてタイミングT2で残された情報電荷(e)を
転送データ(13)下に集め、再びタイミングT4に示すよ
うに各クロックφ1〜φ4を「L」としてチャネル領域の
ポテンシャルを浅くする。The clock phi 3 as shown in the timing T 3, phi 4 a timing T 2 at remaining information charges (e) collected under the transfer data (13) as "H", each as shown again in the timing T 4 The clocks φ 1 to φ 4 are set to “L” to lower the potential of the channel region.
即ち、本発明の特徴は、第7図,第8図に示すように
情報電荷を読出転送方向とは反対の方向に転送する際の
各クロックφ1〜φ4変化タイミング毎に各クロックφ1
〜φ4が同時に「L」となる期間を設定したことにあ
る。従って、チャネル領域内の情報電荷(e)は、ある
範囲を移動する間に効率良くOFDに排出される。That is, the feature of the present invention is that, as shown in FIGS. 7 and 8, when the information charges are transferred in the direction opposite to the read transfer direction, each clock φ 1 to φ 4 changes at each clock φ 1.
Lies in the fact that ~φ 4 has set the period at the same time becomes the "L". Therefore, the information charges (e) in the channel region are efficiently discharged to the OFD while moving in a certain range.
第3図は本発明駆動方法の他の実施例を示すポテンシ
ャル図で、第4図は排出転送クロックの波形図である。FIG. 3 is a potential diagram showing another embodiment of the driving method of the present invention, and FIG. 4 is a waveform diagram of a discharge transfer clock.
情報電荷(e)の排出が始まる以前のタイミングT
0は、第1図及び第2図のタイミングT0と同一であり、
転送電極(12)下のポテンシャル井戸(16)に情報電荷
が蓄積される。そして、タイミングT1に示す如くクロッ
クφ2を「L」とすることで転送電極(12)下のポテン
シャル井戸が消滅し、情報電荷(e)は、両側の転送電
極(11)(13)下に振分けられる。全てのクロックφ1
〜φ4が「L」のときでも、チャネル領域の不純物濃度
差等に依り第3図に示すようにポテンシャルの深さに差
が生じ、転送電極(11)(13)下には浅いポテンシャル
井戸が形成される。続いてクロックφ4を「H」として
両側の転送電極(11)(13)下の情報電荷(e)を転送
電荷(14)下に形成されるポテンシャル井戸(17)に集
めた後に、再びクロックφ4を「L」として転送電極(1
4)下のポテンシャル井戸(17)内の情報電荷(e)を
両側に転送電極(11)(13)下に振分ける。以後同様に
してクロックφ2及びφ4の反転を交互に繰り返すこと
で、情報電荷(e)の排出が行われる。即ち、転送電極
(12)(14)下のポテンシャル井戸(16)(17)内の情
報電荷(e)が振分けられる際にOFDにも振分けられる
ため、以上の動作を繰り返す度に情報電荷(e)はOFD
に排出される。Timing T before discharge of information charge (e) starts
0 is the same as the timing T 0 in FIGS. 1 and 2,
Information charges are accumulated in the potential well (16) below the transfer electrode (12). When the clock φ 2 is set to “L” as shown at the timing T 1 , the potential well below the transfer electrode (12) disappears, and the information charge (e) is reduced below the transfer electrodes (11) and (13) on both sides. It is distributed to. All clocks φ 1
Even when to [phi] 4 is "L", the difference in depth of the potential as shown in FIG. 3 depending on the impurity concentration difference or the like of the channel region occurs, the transfer electrodes (11) (13) a shallow potential well below Is formed. Subsequently, the clock φ 4 is set to “H” to collect the information charges (e) under the transfer electrodes (11) and (13) on both sides in a potential well (17) formed under the transfer charges (14), and then the clock is re-started. transfer electrodes phi 4 as "L" (1
4) The information charge (e) in the lower potential well (17) is distributed to both sides under the transfer electrodes (11) and (13). Thereafter, the information charges (e) are discharged by repeating the inversion of the clocks φ 2 and φ 4 alternately in the same manner. That is, when the information charges (e) in the potential wells (16) and (17) below the transfer electrodes (12) and (14) are distributed to the OFD, the information charges (e) are repeated each time the above operation is repeated. ) OFD
Is discharged.
以上の駆動方法に依れば、極めて短い期間で情報電荷
(e)の排出を完了することができる。具体的には、第
1図及び第2図或いは第3図及び第4図の如き動作を10
回程度繰り返すことでチャネル領域の情報電荷を排出を
完了できることを本出願人らは確認している。例えばNT
SC方式の場合、水平走査期間の無効期間は約10μsecで
あるため、各クロックφ1〜φ4の周期を1μsec以下と
すれば良いことになる。実際には、各クロックφ1〜φ4
の周期は、0.3μsec程度に設定されているため、この10
周期分の期間(3μsec)は、水平走査の無効期間内に
十分に収まる。従って、本発明の駆動方法を第5図の如
き固体撮像装置に採用すれば、水平走査の帰線期間内に
不要な情報電荷の排出を完了できるため、映像信号にノ
イズが重畳することなく情報電荷の蓄積電荷の蓄積期間
の伸縮制御ができる。According to the above driving method, the discharge of the information charges (e) can be completed in a very short period. Specifically, the operation shown in FIG. 1 and FIG. 2 or FIG. 3 and FIG.
The present applicants have confirmed that the discharge of information charges in the channel region can be completed by repeating the process about twice. For example NT
In the case of the SC method, the invalid period of the horizontal scanning period is about 10 μsec, so that the cycle of each of the clocks φ 1 to φ 4 may be set to 1 μsec or less. Actually, each clock φ 1 to φ 4
Is set to about 0.3 μsec.
The period of the cycle (3 μsec) falls sufficiently within the invalid period of the horizontal scanning. Therefore, if the driving method of the present invention is applied to the solid-state imaging device as shown in FIG. 5, the discharge of unnecessary information charges can be completed within the retrace period of horizontal scanning, so that the information is not superimposed on the video signal without noise. The expansion / contraction control of the charge accumulation period can be performed.
また、チャネル領域のポテンシャルが浅くなることか
ら、OFDの電位をあまり高くする必要もなく、OFDの電位
を制御するOFDクロックφOFDを発生するための昇圧回路
等が不要となり、駆動回路が簡略化できる。In addition, since the potential of the channel region becomes shallower, the potential of the OFD does not need to be too high, and a booster circuit for generating the OFD clock φ OFD for controlling the potential of the OFD is not required, and the driving circuit is simplified. it can.
尚、本実施例に於いてチャネル領域の情報電荷を受け
るOFDは、チャネル分離領域内に設ける場合や、CCDを形
成する基板自体をOFDとする所謂縦型OFD構造等が考えら
れる。In the present embodiment, the OFD receiving the information charges in the channel region may be provided in the channel separation region, a so-called vertical OFD structure in which the substrate forming the CCD itself is the OFD, or the like.
(ト) 発明の効果 本発明に依れば、OFDの電位と極端に高くすることな
く、極めて短い期間でチャネル領域内の情報を電荷OFD
に排出されることができるため、映像信号にノイズと重
畳させることなく情報電荷の蓄積期間の伸縮制御を行う
ことができると共に、駆動回路の簡略化が図れ、且つ消
費電力の低減が図れるために安価で小型軽量なビデオカ
メラを実現できる。(G) Effects of the Invention According to the present invention, information in the channel region can be stored in an extremely short period of time without extremely increasing the potential of the OFD.
To control the expansion and contraction of the information charge accumulation period without superimposing noise on the video signal, simplify the drive circuit, and reduce power consumption. An inexpensive, compact and lightweight video camera can be realized.
第1図は本発明の一実施例を示すポテンシャル図、第2
図はその排出転送クロックの波形図、第3図は他の実施
例を示すポテンシャル図、第4図はその排出転送クロッ
クの波形図、第5図は固体撮像装置のブロック図、第6
図はそ動作タイミング図、第7図は従来の固体撮像素子
の駆動方法を示す排出転送クロックの波形図、第8図は
そのポテンシャル図である。 (1)……CCD固体撮像素子、(2)……駆動回路、
(4)……排出タイミング設定回路、(5)……読出タ
イミング設定回路、(7)……露光判定回路、(11)
(12)(13)(14)……転送電極、(15)(16)(17)
……ポテンシャル井戸。FIG. 1 is a potential diagram showing one embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram of the discharge transfer clock, FIG. 3 is a potential diagram showing another embodiment, FIG. 4 is a waveform diagram of the discharge transfer clock, FIG. 5 is a block diagram of the solid-state imaging device, and FIG.
FIG. 7 is an operation timing diagram, FIG. 7 is a waveform diagram of a discharge transfer clock showing a conventional method of driving a solid-state imaging device, and FIG. 8 is a potential diagram thereof. (1) ... CCD solid-state image sensor, (2) ... drive circuit,
(4) ... discharge timing setting circuit, (5) ... readout timing setting circuit, (7) ... exposure determination circuit, (11)
(12) (13) (14) ... Transfer electrode, (15) (16) (17)
…… potential well.
Claims (2)
送する複数のチャネル領域がチャネル分離領域で互いに
分離されて配列形成されると共に上記チャネル領域のポ
テンシャルの状態を制御する複数の転送電極が上記チャ
ネル領域上に配列形成されるフレームトランスファ型の
固体撮像素子で、上記チャネル領域中の不要な情報電荷
を上記チャネル領域に隣接するオーバーフロードレイン
領域へ排出させる駆動方法において、上記オーバーフロ
ードレイン領域の電位を上記チャネル領域と上記オーバ
ーフロードレイン領域との間にポテンシャル障壁を形成
子得る電位より高くし、上記チャネル領域内にピンニン
グ或いはピンニングに近い状態のポテンシャルを形成す
る電位を上記複数の転送電極に同時に与える期間が設定
された多相の転送クロックを上記転送電極に与えてパル
ス駆動して上記情報電荷を上記チャネル領域から上記オ
ーバーフロードレイン領域に排出することを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。A plurality of channel regions for accumulating and transferring information charges generated by photoelectric conversion are separated and formed in a channel separation region, and a plurality of transfer electrodes for controlling a potential state of the channel region are provided. In a driving method for discharging unnecessary information charges in the channel region to an overflow drain region adjacent to the channel region in a frame transfer type solid-state imaging device arrayed and formed on the channel region, the potential of the overflow drain region may be reduced. Is higher than a potential at which a potential barrier is formed between the channel region and the overflow drain region, and a potential for forming a pinning or near pinning potential in the channel region is simultaneously applied to the plurality of transfer electrodes. Multi-phase transfer with set period The driving method of a solid-state imaging device to a lock applied to the transfer electrode pulse driving to the information charges from the channel region, characterized in that the discharge to the overflow drain region.
像素子の垂直走査期間中、第1の期間に発生する情報電
荷を上記オーバーフロードレイン領域に排出し、残余の
第2の期間に発生する情報電荷を上記チャネル領域に蓄
積し、この第2の期間に得られる情報電荷を一画面の映
像情報として出力することを特徴とする請求項第1項記
載の固体撮像素子の駆動方法。2. An information charge generated in a first period during a vertical scanning period of the solid-state imaging device scanned in horizontal and vertical directions is discharged to the overflow drain region, and is generated in a remaining second period. 2. The method according to claim 1, wherein information charges are accumulated in the channel region, and the information charges obtained during the second period are output as video information of one screen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2082506A JP2620643B2 (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Driving method of solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2082506A JP2620643B2 (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Driving method of solid-state imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03280792A JPH03280792A (en) | 1991-12-11 |
JP2620643B2 true JP2620643B2 (en) | 1997-06-18 |
Family
ID=13776396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2082506A Expired - Lifetime JP2620643B2 (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Driving method of solid-state imaging device |
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---|---|
JP (1) | JP2620643B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5940779A (en) * | 1982-08-31 | 1984-03-06 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Drive device of interline transfer ccd |
JPH0681280B2 (en) * | 1984-06-06 | 1994-10-12 | 日本電気株式会社 | Driving method for charge-coupled device |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP2082506A patent/JP2620643B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03280792A (en) | 1991-12-11 |
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