JP3158324B2 - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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- JP3158324B2 JP3158324B2 JP13074993A JP13074993A JP3158324B2 JP 3158324 B2 JP3158324 B2 JP 3158324B2 JP 13074993 A JP13074993 A JP 13074993A JP 13074993 A JP13074993 A JP 13074993A JP 3158324 B2 JP3158324 B2 JP 3158324B2
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- φim
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の駆動方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子として、ＦＩＴ（フ
レームインターライントランスファ）型のＣＣＤ固体撮
像素子が知られている。図８は代表的なＦＩＴ型ＣＣＤ
固体撮像素子１の全体構成図、図９はこのＣＣＤ固体撮
像素子を駆動するためのクロックパルス及び垂直ブラン
キングパルスφＶ−ＢＬＫを示す。ここで、クロックパ
ルスは撮像部４と蓄積部６の垂直転送レジスタ３，５を
駆動するための垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＳ
Ｔ1 のみについて示す。他の垂直転送クロックパルスφ
ＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φ
ＳＴ4 は、φＩＭ 1 ，φＳＴ1 とほぼ同様であるので省
略する。
レームインターライントランスファ）型のＣＣＤ固体撮
像素子が知られている。図８は代表的なＦＩＴ型ＣＣＤ
固体撮像素子１の全体構成図、図９はこのＣＣＤ固体撮
像素子を駆動するためのクロックパルス及び垂直ブラン
キングパルスφＶ−ＢＬＫを示す。ここで、クロックパ
ルスは撮像部４と蓄積部６の垂直転送レジスタ３，５を
駆動するための垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＳ
Ｔ1 のみについて示す。他の垂直転送クロックパルスφ
ＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φ
ＳＴ4 は、φＩＭ 1 ，φＳＴ1 とほぼ同様であるので省
略する。
【０００３】ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１は、図８に
示すように、画素となる多数の受光部２が２次元状に配
列され、各受光部列の一側にＣＣＤ構造の垂直転送レジ
スタ３が設けられてなる撮像部４と、この撮像部４の垂
直転送レジスタ３に対応するように複数のＣＣＤ構造の
垂直転送レジスタ５からなる蓄積部６と、ＣＣＤ構造の
水平転送レジスタ７と、水平転送レジスタ７の蓄積部６
とは反対側にゲート部１０を介して設けられた余剰電荷
掃き出し用のドレイン領域８と、水平転送レジスタ７の
終段に接続された信号電荷検出部９とを有して成る。
示すように、画素となる多数の受光部２が２次元状に配
列され、各受光部列の一側にＣＣＤ構造の垂直転送レジ
スタ３が設けられてなる撮像部４と、この撮像部４の垂
直転送レジスタ３に対応するように複数のＣＣＤ構造の
垂直転送レジスタ５からなる蓄積部６と、ＣＣＤ構造の
水平転送レジスタ７と、水平転送レジスタ７の蓄積部６
とは反対側にゲート部１０を介して設けられた余剰電荷
掃き出し用のドレイン領域８と、水平転送レジスタ７の
終段に接続された信号電荷検出部９とを有して成る。
【０００４】撮像部４の垂直転送レジスタ３は４相の垂
直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，
φＩＭ4 で駆動され、蓄積部６の垂直転送レジスタ５は
４相の垂直転送クロックパルスφＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φ
ＳＴ3 ，φＳＴ4 で駆動され、水平転送レジスタ７は２
相の水平転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 で駆動され
る。また、ゲート部１０にはクロックパルスφD が、ド
レイン領域８には直流電圧ＶD が夫々印加される。
直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，
φＩＭ4 で駆動され、蓄積部６の垂直転送レジスタ５は
４相の垂直転送クロックパルスφＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φ
ＳＴ3 ，φＳＴ4 で駆動され、水平転送レジスタ７は２
相の水平転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 で駆動され
る。また、ゲート部１０にはクロックパルスφD が、ド
レイン領域８には直流電圧ＶD が夫々印加される。
【０００５】このＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１の読み
出し動作は次のようにして行われる。先ず、垂直ブラン
キング期間１１において読み出しパルス１２により、各
受光部２において光電変換された信号電荷が受光部２か
ら垂直転送レジスタ３に読み出される。次に、信号電荷
はフレームシフト転送パルス１３により撮像部４の垂直
転送レジスタ３から蓄積部６の垂直転送レジスタ５へ転
送される。さらに、ラインシフト転送パルス１４によ
り、１水平ライン毎の信号電荷が垂直転送レジスタ５か
ら水平転送レジスタ７へ転送され、その後信号電荷は２
相転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 により水平転送レ
ジスタ内を転送して信号電荷検出部９から出力される。
出し動作は次のようにして行われる。先ず、垂直ブラン
キング期間１１において読み出しパルス１２により、各
受光部２において光電変換された信号電荷が受光部２か
ら垂直転送レジスタ３に読み出される。次に、信号電荷
はフレームシフト転送パルス１３により撮像部４の垂直
転送レジスタ３から蓄積部６の垂直転送レジスタ５へ転
送される。さらに、ラインシフト転送パルス１４によ
り、１水平ライン毎の信号電荷が垂直転送レジスタ５か
ら水平転送レジスタ７へ転送され、その後信号電荷は２
相転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 により水平転送レ
ジスタ内を転送して信号電荷検出部９から出力される。
【０００６】その後、余剰電荷掃き出し転送パルス１５
により、撮像部４の垂直転送レジスタ３内に残留する余
剰電荷を蓄積部６に掃き出す。この余剰電荷は蓄積部６
よりゲート部１０を通してドレイン領域８に掃き出され
る。そして、再度、読み出しパルス１２により受光部２
から信号電荷の読み出しが行われる。以後、これが繰り
返されてＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１の読み出し動作
が行われる。
により、撮像部４の垂直転送レジスタ３内に残留する余
剰電荷を蓄積部６に掃き出す。この余剰電荷は蓄積部６
よりゲート部１０を通してドレイン領域８に掃き出され
る。そして、再度、読み出しパルス１２により受光部２
から信号電荷の読み出しが行われる。以後、これが繰り
返されてＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１の読み出し動作
が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のＦＩＴ型ＣＣＤ
固体撮像素子１においては、通常のＩＴ（インターライ
ントランスファ）型ＣＣＤ固体撮像素子の場合に比べ
て、フレームシフト転送及び余剰電荷掃き出し転送の動
作が余計に必要となる。このため、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体
撮像素子１ではＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子に比べて、垂
直転送レジスタ３，５を駆動するための消費電力が３倍
程度大きくなる。それに加えて、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮
像素子１では、ＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子と比べて、一
般に、高画質を追及する大きな光学系（１インチあるい
は２／３インチ）のカメラで使用されることが多いた
め、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１のチップ面積が大き
くなり、その結果、さらに消費電力が大きくなる傾向を
持つ。
固体撮像素子１においては、通常のＩＴ（インターライ
ントランスファ）型ＣＣＤ固体撮像素子の場合に比べ
て、フレームシフト転送及び余剰電荷掃き出し転送の動
作が余計に必要となる。このため、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体
撮像素子１ではＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子に比べて、垂
直転送レジスタ３，５を駆動するための消費電力が３倍
程度大きくなる。それに加えて、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮
像素子１では、ＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子と比べて、一
般に、高画質を追及する大きな光学系（１インチあるい
は２／３インチ）のカメラで使用されることが多いた
め、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子１のチップ面積が大き
くなり、その結果、さらに消費電力が大きくなる傾向を
持つ。
【０００８】また、消費電力増大の問題は、単にそれの
みにとどまらず、消費電力増大によるＣＣＤ固体撮像素
子の温度上昇を抑える必要が発生するために、ＣＣＤ固
体撮像素子まわりのカメラ部分を小さくできないという
問題も発生させる。
みにとどまらず、消費電力増大によるＣＣＤ固体撮像素
子の温度上昇を抑える必要が発生するために、ＣＣＤ固
体撮像素子まわりのカメラ部分を小さくできないという
問題も発生させる。
【０００９】これらの問題は、例えばＨＤＴＶ（Ｈｉｇ
ｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）用
などの大型カメラをＥＮＧ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｎｅｗ
ｓＧａｔｈｅｒｉｎｇ）用途に適したものにする際、特
に顕著となる。
ｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）用
などの大型カメラをＥＮＧ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｎｅｗ
ｓＧａｔｈｅｒｉｎｇ）用途に適したものにする際、特
に顕著となる。
【００１０】本発明は、上述の点に鑑み、消費電力を低
減することができるＦＩＴ型の固体撮像素子の駆動方法
を提供するものである。
減することができるＦＩＴ型の固体撮像素子の駆動方法
を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射光を信号
電荷に変換し且つこの信号電荷の転送を行う撮像部２４
と、撮像部２４からの信号電荷を一時的に蓄積し且つ転
送を行う蓄積部２６とを有する固体撮像素子の駆動方法
において、撮像部２４で発生する余剰電荷の掃き出し転
送期間Ｔ3 に、蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５に印
加する転送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止
し、垂直転送レジスタ２５内のポテンシャルを、撮像部
２４の垂直転送レジスタ２３の低レベルのポテンシャル
より深いポテンシャルに固定して余剰電荷の掃き出し転
送を行うようになす。
電荷に変換し且つこの信号電荷の転送を行う撮像部２４
と、撮像部２４からの信号電荷を一時的に蓄積し且つ転
送を行う蓄積部２６とを有する固体撮像素子の駆動方法
において、撮像部２４で発生する余剰電荷の掃き出し転
送期間Ｔ3 に、蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５に印
加する転送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止
し、垂直転送レジスタ２５内のポテンシャルを、撮像部
２４の垂直転送レジスタ２３の低レベルのポテンシャル
より深いポテンシャルに固定して余剰電荷の掃き出し転
送を行うようになす。
【００１２】そして、この場合、蓄積部２６の垂直転送
レジスタ２５内のポテンシャルを一定にして即ち、一定
に揃えるようにして余剰電荷の掃き出し転送を行うのが
良い。
レジスタ２５内のポテンシャルを一定にして即ち、一定
に揃えるようにして余剰電荷の掃き出し転送を行うのが
良い。
【００１３】
【作用】本発明においては、撮像部２４で発生する余剰
電荷の掃き出し転送期間Ｔ3 において、蓄積部２６の垂
直転送レジスタ２５に印加する転送クロックパルスφＳ
Ｔ1 〜φＳＴ4 を停止し、従って電圧を固定し、垂直転
送レジスタ２５内のポテンシャルを撮像部２４の垂直転
送レジスタ２３の低レベルのポテンシャルより深いポテ
ンシャルに固定して余剰電荷の掃き出し転送を行うの
で、低消費電力化が図れる。
電荷の掃き出し転送期間Ｔ3 において、蓄積部２６の垂
直転送レジスタ２５に印加する転送クロックパルスφＳ
Ｔ1 〜φＳＴ4 を停止し、従って電圧を固定し、垂直転
送レジスタ２５内のポテンシャルを撮像部２４の垂直転
送レジスタ２３の低レベルのポテンシャルより深いポテ
ンシャルに固定して余剰電荷の掃き出し転送を行うの
で、低消費電力化が図れる。
【００１４】即ち、撮像部２４の垂直転送レジスタ２３
では余剰電荷掃き出し転送のための転送クロックパルス
φＩＭ1 〜φＩＭ4 が印加され、余剰電荷が蓄積部２６
の垂直転送レジスタ２５に掃き出される。蓄積部２６の
垂直転送レジスタ２５では一定電位に固定されるので、
この蓄積部２６に掃き出された余剰電荷は垂れ流し的に
（自己誘起ドリフトと熱拡散モードに基づくとも考えら
れる）ドレイン領域２８に掃き出し転送される。従っ
て、蓄積部２６での余剰電荷掃き出し転送するための消
費電力がほぼ０となり、垂直転送レジスタ２３，２５全
体を駆動するための消費電力が低減する。
では余剰電荷掃き出し転送のための転送クロックパルス
φＩＭ1 〜φＩＭ4 が印加され、余剰電荷が蓄積部２６
の垂直転送レジスタ２５に掃き出される。蓄積部２６の
垂直転送レジスタ２５では一定電位に固定されるので、
この蓄積部２６に掃き出された余剰電荷は垂れ流し的に
（自己誘起ドリフトと熱拡散モードに基づくとも考えら
れる）ドレイン領域２８に掃き出し転送される。従っ
て、蓄積部２６での余剰電荷掃き出し転送するための消
費電力がほぼ０となり、垂直転送レジスタ２３，２５全
体を駆動するための消費電力が低減する。
【００１５】また、このとき蓄積部２６の垂直転送レジ
スタ２５内のポテンシャルを一定となるように固定する
ことにより、蓄積部２６内の余剰電荷の垂れ流し的転送
がよりスムーズに行われる。
スタ２５内のポテンシャルを一定となるように固定する
ことにより、蓄積部２６内の余剰電荷の垂れ流し的転送
がよりスムーズに行われる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明によるＦＩＴ型
のＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法の実施例を説明する。
のＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法の実施例を説明する。
【００１７】図１は本発明に適用される代表的なＦＩＴ
型ＣＣＤ固体撮像素子の全体構成を示す。このＦＩＴ型
ＣＣＤ固体撮像素子２１は、前述の図８と同様に、画素
となる多数の受光部２２が２次元状に配列され、各受光
部列の一側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ２３が設け
られてなる撮像部２４と、この撮像部２４の垂直転送レ
ジスタ３に対応する複数のＣＣＤ構造の垂直転送レジス
タ２５からなる蓄積部２６と、ＣＣＤ構造の水平転送レ
ジスタ２７と、水平転送レジスタ２７の蓄積部２６とは
反対側にゲート部３０を介して設けられたドレイン領域
２８と、水平転送レジスタ２７の終段に接続された信号
電荷検出部２９とを有して成る。
型ＣＣＤ固体撮像素子の全体構成を示す。このＦＩＴ型
ＣＣＤ固体撮像素子２１は、前述の図８と同様に、画素
となる多数の受光部２２が２次元状に配列され、各受光
部列の一側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ２３が設け
られてなる撮像部２４と、この撮像部２４の垂直転送レ
ジスタ３に対応する複数のＣＣＤ構造の垂直転送レジス
タ２５からなる蓄積部２６と、ＣＣＤ構造の水平転送レ
ジスタ２７と、水平転送レジスタ２７の蓄積部２６とは
反対側にゲート部３０を介して設けられたドレイン領域
２８と、水平転送レジスタ２７の終段に接続された信号
電荷検出部２９とを有して成る。
【００１８】撮像部２４における垂直転送レジスタ２３
は、４相の垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩ
Ｍ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 で駆動され、蓄積部２６にお
ける垂直転送レジスタ２５は４相の垂直転送クロックパ
ルスφＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ 3 ，φＳＴ4 で駆動さ
れ、水平転送レジスタ２７は２相の水平転送クロックパ
ルスφＨ1 ，φＨ2 で駆動される。また、ゲート部３０
にはクロックパルスφD が、ドレイン領域２８には直流
電圧ＶD が夫々印加される。
は、４相の垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩ
Ｍ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 で駆動され、蓄積部２６にお
ける垂直転送レジスタ２５は４相の垂直転送クロックパ
ルスφＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ 3 ，φＳＴ4 で駆動さ
れ、水平転送レジスタ２７は２相の水平転送クロックパ
ルスφＨ1 ，φＨ2 で駆動される。また、ゲート部３０
にはクロックパルスφD が、ドレイン領域２８には直流
電圧ＶD が夫々印加される。
【００１９】図２は、本発明の駆動方法の第１実施例に
おける前記垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩ
Ｍ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 、φＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳ
Ｔ3 ，φＳＴ4 及び垂直ブランキングパルスφＶ−ＢＬ
Ｋのタイミングチャートを示す。
おける前記垂直転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩ
Ｍ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 、φＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳ
Ｔ3 ，φＳＴ4 及び垂直ブランキングパルスφＶ−ＢＬ
Ｋのタイミングチャートを示す。
【００２０】図７に垂直転送レジスタ２３，２５におけ
る信号電荷転送時の転送クロックパルスφＩＭ，φＳＴ
の波形を示す。
る信号電荷転送時の転送クロックパルスφＩＭ，φＳＴ
の波形を示す。
【００２１】図３は図１のＣＣＤ固体撮像素子２１のＹ
−Ｙ線上の断面構造、図４はその断面での図２の駆動方
法を用いたときの電荷転送の様子を各タイミング毎に示
すポテンシャル図である。
−Ｙ線上の断面構造、図４はその断面での図２の駆動方
法を用いたときの電荷転送の様子を各タイミング毎に示
すポテンシャル図である。
【００２２】図３の断面構造においては、第１導電形例
えばＮ形のシリコン半導体基板４１に第２導電形即ちＰ
形のウエル領域４２が形成され、Ｐ形ウエル領域４２に
Ｎ形の転送チャネル領域４３が形成される。撮像部２４
に対応する転送チャネル領域４３上にゲート絶縁膜を介
して夫々転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩ
Ｍ3 ，φＩＭ4 が印加される複数の転送電極４５が配列
形成されて垂直転送レジスタ２３が構成される。また蓄
積部２６に対応する転送チャネル領域４３上にゲート絶
縁膜を介して夫々転送クロックパルスφＳＴ1 ，φＳＴ
2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 が印加される複数の転送電極４
６が配列形成されて垂直転送レジスタ２５が構成され
る。
えばＮ形のシリコン半導体基板４１に第２導電形即ちＰ
形のウエル領域４２が形成され、Ｐ形ウエル領域４２に
Ｎ形の転送チャネル領域４３が形成される。撮像部２４
に対応する転送チャネル領域４３上にゲート絶縁膜を介
して夫々転送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩ
Ｍ3 ，φＩＭ4 が印加される複数の転送電極４５が配列
形成されて垂直転送レジスタ２３が構成される。また蓄
積部２６に対応する転送チャネル領域４３上にゲート絶
縁膜を介して夫々転送クロックパルスφＳＴ1 ，φＳＴ
2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 が印加される複数の転送電極４
６が配列形成されて垂直転送レジスタ２５が構成され
る。
【００２３】水平転送レジスタ２７はその対応する転送
チャネル領域４３上にゲート絶縁膜を介して図４の紙面
と直交する方向に夫々転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ
2 が印加される複数の転送電極４７を配列形成して構成
される。
チャネル領域４３上にゲート絶縁膜を介して図４の紙面
と直交する方向に夫々転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ
2 が印加される複数の転送電極４７を配列形成して構成
される。
【００２４】ドレイン領域２８はＮ+ 拡散領域４８によ
り形成され、ここに直流電圧ＶD が印加される。このＮ
+ 拡散領域４８と水平転送レジスタ２８間の領域４３上
にゲート絶縁膜を介してクロックパルスφD が印加され
るゲート電極４９が形成されてゲート部３０が構成され
る。
り形成され、ここに直流電圧ＶD が印加される。このＮ
+ 拡散領域４８と水平転送レジスタ２８間の領域４３上
にゲート絶縁膜を介してクロックパルスφD が印加され
るゲート電極４９が形成されてゲート部３０が構成され
る。
【００２５】次に、図２及び図４を参照して第１実施例
の読み出し動作を説明する。
の読み出し動作を説明する。
【００２６】まず、垂直ブランキング期間５０の時点ｔ
1 において、読み出しパルス５１により、各受光部２２
で光電変換された信号電荷６１が受光部２２から垂直転
送レジスタ２３に読み出される。信号電荷はクロックパ
ルスφＩＭ1 ，φＩＭ3 が印加される第１及び第３の転
送電極４５下に転送される（図４Ａ参照）。以後、図示
せざるもインターレースの奇数フィールド、偶数フィー
ルドに応じて夫々対応する２ラインの信号電荷６１が混
合されて転送されることになる。
1 において、読み出しパルス５１により、各受光部２２
で光電変換された信号電荷６１が受光部２２から垂直転
送レジスタ２３に読み出される。信号電荷はクロックパ
ルスφＩＭ1 ，φＩＭ3 が印加される第１及び第３の転
送電極４５下に転送される（図４Ａ参照）。以後、図示
せざるもインターレースの奇数フィールド、偶数フィー
ルドに応じて夫々対応する２ラインの信号電荷６１が混
合されて転送されることになる。
【００２７】次に、信号電荷６１は、各垂直転送クロッ
クパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ4 にお
けるフレームシフト転送パルス５２により、撮像部２４
から蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５に高速転送され
る。図４Ｂはフレームシフト転送期間Ｔ1 内の時点ｔ2
における信号電荷の転送状態を示している。
クパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ4 にお
けるフレームシフト転送パルス５２により、撮像部２４
から蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５に高速転送され
る。図４Ｂはフレームシフト転送期間Ｔ1 内の時点ｔ2
における信号電荷の転送状態を示している。
【００２８】さらに、各垂直転送クロックパルスφＩＭ
1 〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ4におけるラインシフ
ト転送パルス５３により信号電荷６１は一水平ライン毎
に水平転送レジスタ２７に転送された後、水平転送レジ
スタ２７内を水平転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 に
より転送され信号電荷検出部２９で出力される。図４Ｃ
はラインシフト転送期間Ｔ2 内の時点ｔ3 における信号
電荷の転送状態を示している。この期間Ｔ2 ではゲート
部３０は高レベル電位となっている。
1 〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ4におけるラインシフ
ト転送パルス５３により信号電荷６１は一水平ライン毎
に水平転送レジスタ２７に転送された後、水平転送レジ
スタ２７内を水平転送クロックパルスφＨ1 ，φＨ2 に
より転送され信号電荷検出部２９で出力される。図４Ｃ
はラインシフト転送期間Ｔ2 内の時点ｔ3 における信号
電荷の転送状態を示している。この期間Ｔ2 ではゲート
部３０は高レベル電位となっている。
【００２９】その後、余剰電荷掃き出し転送パルス５４
により、撮像部２４内に残留するスミア成分、暗電流成
分等の余剰電荷６２を蓄積部２６に掃き出す。余剰電荷
６２は蓄積部２６より、水平転送レジスタ２７及びゲー
ト部３０を通ってドレイン領域２８に掃き出される。
により、撮像部２４内に残留するスミア成分、暗電流成
分等の余剰電荷６２を蓄積部２６に掃き出す。余剰電荷
６２は蓄積部２６より、水平転送レジスタ２７及びゲー
ト部３０を通ってドレイン領域２８に掃き出される。
【００３０】そして、再度、読み出しパルス５１により
受光部２２から信号電荷６１の読み出しが行われる。以
後、これが繰り返えされてＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子
の読み出し動作が行われる。
受光部２２から信号電荷６１の読み出しが行われる。以
後、これが繰り返えされてＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子
の読み出し動作が行われる。
【００３１】しかして、第１実施例においては、特に、
余剰電荷掃き出し転送期間Ｔ3 において、撮像部２４で
は垂直転送クロックパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 、従って
その余剰電荷掃き出し転送パルス５４を駆動するも、蓄
積部２６では垂直転送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ
4 のクロックを停止して、すべて高レベル電圧に固定し
て、蓄積部２６における垂直転送レジスタ２５内のポテ
ンシャル（いわゆるチャネルポテンシャル）を高レベル
に揃える。これにより、低消費電力化を図ることができ
る。
余剰電荷掃き出し転送期間Ｔ3 において、撮像部２４で
は垂直転送クロックパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 、従って
その余剰電荷掃き出し転送パルス５４を駆動するも、蓄
積部２６では垂直転送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ
4 のクロックを停止して、すべて高レベル電圧に固定し
て、蓄積部２６における垂直転送レジスタ２５内のポテ
ンシャル（いわゆるチャネルポテンシャル）を高レベル
に揃える。これにより、低消費電力化を図ることができ
る。
【００３２】この余剰電荷掃き出し転送期間Ｔ3 におい
ては、撮像部２４の垂直転送レジスタ２３では余剰電荷
掃き出し転送のための高速転送クロックパルス、即ち余
剰電荷掃き出し転送パルス５４により、余剰電荷６２を
蓄積部２６に掃き出し、蓄積部２６の垂直転送レジスタ
２５では図４Ｄに示すようにこの余剰電荷６２を垂れ流
し的に掃き出し転送するものである。図４Ｄは余剰電荷
掃き出し転送期間Ｔ3内の時点ｔ4 における電荷の転送
状態を示す。この垂れ流し転送は、主に、自己誘起ドリ
フトと熱拡散モードに基づくものと考えられる。
ては、撮像部２４の垂直転送レジスタ２３では余剰電荷
掃き出し転送のための高速転送クロックパルス、即ち余
剰電荷掃き出し転送パルス５４により、余剰電荷６２を
蓄積部２６に掃き出し、蓄積部２６の垂直転送レジスタ
２５では図４Ｄに示すようにこの余剰電荷６２を垂れ流
し的に掃き出し転送するものである。図４Ｄは余剰電荷
掃き出し転送期間Ｔ3内の時点ｔ4 における電荷の転送
状態を示す。この垂れ流し転送は、主に、自己誘起ドリ
フトと熱拡散モードに基づくものと考えられる。
【００３３】この垂れ流し転送は、撮像部２４での高速
転送クロックパルス、即ち余剰電荷掃き出し転送パルス
５４による転送と比べて、電荷の転送スピードが遅いた
め、蓄積部２６で余剰電荷６２が多く残留することが予
想され。しかし、余剰電荷６２が蓄積部２６で多く残留
しても、撮像部２４で充分に掃き出されていれば良い。
つまり、本実施例においては、撮像部２４では高速転送
クロックパルス５４により、余剰電荷６２を掃き出して
いるので実用上問題はない。蓄積部２６に余剰電荷６２
が残留しても、以後のフレームシフト転送のときに、こ
の残留余剰電荷はドレイン領域２８に掃き出され、問題
は生じない。
転送クロックパルス、即ち余剰電荷掃き出し転送パルス
５４による転送と比べて、電荷の転送スピードが遅いた
め、蓄積部２６で余剰電荷６２が多く残留することが予
想され。しかし、余剰電荷６２が蓄積部２６で多く残留
しても、撮像部２４で充分に掃き出されていれば良い。
つまり、本実施例においては、撮像部２４では高速転送
クロックパルス５４により、余剰電荷６２を掃き出して
いるので実用上問題はない。蓄積部２６に余剰電荷６２
が残留しても、以後のフレームシフト転送のときに、こ
の残留余剰電荷はドレイン領域２８に掃き出され、問題
は生じない。
【００３４】上述の第１実施例においては、垂直転送レ
ジスタ２３，２５全体を駆動するための消費電力をおお
よそ次のように見積もることができる。
ジスタ２３，２５全体を駆動するための消費電力をおお
よそ次のように見積もることができる。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１に示すように、撮像部２４と蓄積部２
６における各転送での消費電力は従来ではすべて同程度
であるが、本実施例では蓄積部２６で余剰電荷掃き出し
転送するための消費電力がほぼ０となる。したがって、
垂直転送レジスタ２３，２５全体を駆動するための消費
電力は、おおよそ５／６に低減する。
６における各転送での消費電力は従来ではすべて同程度
であるが、本実施例では蓄積部２６で余剰電荷掃き出し
転送するための消費電力がほぼ０となる。したがって、
垂直転送レジスタ２３，２５全体を駆動するための消費
電力は、おおよそ５／６に低減する。
【００３７】なお、本実施例では垂直転送レジスタを４
相駆動モードとしたが、３相駆動など別の駆動モードの
垂直転送レジスタでも同様に適用できる。
相駆動モードとしたが、３相駆動など別の駆動モードの
垂直転送レジスタでも同様に適用できる。
【００３８】また、本実施例では、余剰電荷掃き出し転
送の全ての期間Ｔ3 において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 のクロックを停止して高レベル電圧
に固定したが、必ずしもその必要はない。少なくとも、
余剰電荷掃き出し転送期間Ｔ 3 の一部において、蓄積部
２６の転送パルスφＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止して高レベ
ル電圧に固定しても、本発明の目的をある程度達成する
ことができる。
送の全ての期間Ｔ3 において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 のクロックを停止して高レベル電圧
に固定したが、必ずしもその必要はない。少なくとも、
余剰電荷掃き出し転送期間Ｔ 3 の一部において、蓄積部
２６の転送パルスφＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止して高レベ
ル電圧に固定しても、本発明の目的をある程度達成する
ことができる。
【００３９】次に、本発明の駆動方法の第２実施例を説
明する。本実施例では、前記第１実施例に加えて、ライ
ンシフト転送期間Ｔ2 において、撮像部２４の垂直転送
クロックパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 におけるラインシフ
ト転送パルスのクロックを停止して一定電圧に固定する
ことにより、消費電力低減の効果をさらに上げることが
できる。
明する。本実施例では、前記第１実施例に加えて、ライ
ンシフト転送期間Ｔ2 において、撮像部２４の垂直転送
クロックパルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 におけるラインシフ
ト転送パルスのクロックを停止して一定電圧に固定する
ことにより、消費電力低減の効果をさらに上げることが
できる。
【００４０】図５は第２実施例における垂直転送クロッ
クパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 、φ
ＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 および垂直ブラ
ンキングパルスφＶ−ＢＬＫのタイミングチャートを示
す。
クパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩＭ4 、φ
ＳＴ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 および垂直ブラ
ンキングパルスφＶ−ＢＬＫのタイミングチャートを示
す。
【００４１】図６は図５の駆動方法を用いたときの電荷
転送の様子を各タイミングｔ1 〜ｔ 4 毎に示すポテンシ
ャル図である。
転送の様子を各タイミングｔ1 〜ｔ 4 毎に示すポテンシ
ャル図である。
【００４２】本実施例においては、余剰電荷掃き出し転
送期間Ｔ3 において、蓄積部２４の転送パルスφＳ
Ｔ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 のクロックを停止
して、すべて高レベル電圧に固定して、蓄積部における
垂直転送レジスタ内のポテンシャルを高レベルに揃える
（図６Ｄ参照）。
送期間Ｔ3 において、蓄積部２４の転送パルスφＳ
Ｔ1 ，φＳＴ2 ，φＳＴ3 ，φＳＴ4 のクロックを停止
して、すべて高レベル電圧に固定して、蓄積部における
垂直転送レジスタ内のポテンシャルを高レベルに揃える
（図６Ｄ参照）。
【００４３】更に、ラインシフト転送期間Ｔ2 におい
て、撮像部２４の転送パルスφＩＭ1，φＩＭ2 ，φＩ
Ｍ3 ，φＩＭ4 のクロックを停止して一定電圧（低レベ
ル電圧）に固定して、撮像部２４の垂直転送レジスタ２
３内でのポテンシャルを一定となるように揃える（図６
Ｃ参照）。
て、撮像部２４の転送パルスφＩＭ1，φＩＭ2 ，φＩ
Ｍ3 ，φＩＭ4 のクロックを停止して一定電圧（低レベ
ル電圧）に固定して、撮像部２４の垂直転送レジスタ２
３内でのポテンシャルを一定となるように揃える（図６
Ｃ参照）。
【００４４】この駆動方法によれば蓄積部２６の垂直転
送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ 4 における余剰電荷
掃き出しパルスを省略すると共に、撮像部２４の垂直転
送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩ
Ｍ4 のラインシフト転送パルスをも省略できるので、さ
らに低消費電力化が実現できる。
送クロックパルスφＳＴ1 〜φＳＴ 4 における余剰電荷
掃き出しパルスを省略すると共に、撮像部２４の垂直転
送クロックパルスφＩＭ1 ，φＩＭ2 ，φＩＭ3 ，φＩ
Ｍ4 のラインシフト転送パルスをも省略できるので、さ
らに低消費電力化が実現できる。
【００４５】このように撮像部２４のラインシフト転送
パルスを停止しても図６Ｃに示すように信号電荷６１の
転送は蓄積部２６で行われるため問題ない。
パルスを停止しても図６Ｃに示すように信号電荷６１の
転送は蓄積部２６で行われるため問題ない。
【００４６】また、本実施例のようにラインシフト転送
期間Ｔ2 における撮像部２４の垂直転送レジスタ２３内
でのポテンシャルを低レベルに揃えておけば、撮像部２
４で発生する余剰電荷６２をたえず蓄積部２６に掃き出
すことができるので、撮像部２４に余剰電荷６２が多く
残留することがない。
期間Ｔ2 における撮像部２４の垂直転送レジスタ２３内
でのポテンシャルを低レベルに揃えておけば、撮像部２
４で発生する余剰電荷６２をたえず蓄積部２６に掃き出
すことができるので、撮像部２４に余剰電荷６２が多く
残留することがない。
【００４７】上述の第２実施例においては、垂直転送レ
ジスタ２３，２５全体を駆動するための消費電力をおお
よそ次のように見積もることができる。
ジスタ２３，２５全体を駆動するための消費電力をおお
よそ次のように見積もることができる。
【００４８】
【表２】
【００４９】表２に示すように、撮像部２４と蓄積部２
６における各転送での消費電力は、従来ではすべて同程
度であるが、本実施例では蓄積部２６での余剰電荷掃き
出し転送するための消費電力と、撮像部２４でのライン
シフト転送するための消費電力とが夫々ほぼ０となる。
したがって、垂直転送レジスタ２３，２５を駆動するた
めの消費電力は、おおよそ２／３に低減する。
６における各転送での消費電力は、従来ではすべて同程
度であるが、本実施例では蓄積部２６での余剰電荷掃き
出し転送するための消費電力と、撮像部２４でのライン
シフト転送するための消費電力とが夫々ほぼ０となる。
したがって、垂直転送レジスタ２３，２５を駆動するた
めの消費電力は、おおよそ２／３に低減する。
【００５０】なお、本実施例では、ラインシフト転送期
間Ｔ2 の全てにおいて、撮像部２４の垂直転送クロック
パルスを停止したが、必ずしもその必要はない。少なく
とも、ラインシフト転送期間Ｔ2 の一部において、撮像
部２４の垂直転送パルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 を停止し
て、低レベル電圧に固定しても、本発明の目的をある程
度達成できる。
間Ｔ2 の全てにおいて、撮像部２４の垂直転送クロック
パルスを停止したが、必ずしもその必要はない。少なく
とも、ラインシフト転送期間Ｔ2 の一部において、撮像
部２４の垂直転送パルスφＩＭ1 〜φＩＭ4 を停止し
て、低レベル電圧に固定しても、本発明の目的をある程
度達成できる。
【００５１】また、本実施例では、余剰電荷掃き出し転
送の全ての期間Ｔ3 において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 のクロックとも、余剰電荷掃き出し
転送期間Ｔ3 の一部において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止して高レベル電圧に固定して
も、本発明の目的をある程度達成できる。
送の全ての期間Ｔ3 において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 のクロックとも、余剰電荷掃き出し
転送期間Ｔ3 の一部において、蓄積部２６の転送パルス
φＳＴ1 〜φＳＴ4 を停止して高レベル電圧に固定して
も、本発明の目的をある程度達成できる。
【００５２】また、本実施例では垂直転送レジスタを４
相駆動モードとしたが、３相駆動など別の駆動モードの
垂直転送レジスタでも同様に適用できる。
相駆動モードとしたが、３相駆動など別の駆動モードの
垂直転送レジスタでも同様に適用できる。
【００５３】上述の第１及び第２の実施例においては、
余剰電荷掃き出し転送に際して、蓄積部２６の垂直転送
レジスタの電位を一定電位（高レベル電圧）にして垂直
転送レジスタ２５内のポテンシャルを全て一定レベルの
ポテンシャルに揃えたが、その他垂直転送レジスタ２５
内のポテンシャルレベルを一様としなくとも、少なくと
も、垂直転送レジスタ２５内のポテンシャルが撮像部２
４の垂直転送レジスタ２３の低レベルのポテンシャルよ
り深いポテンシャルであるように転送パルスφＳＴ1 〜
φＳＴ4 を停止するようになしても、余剰電荷の掃き出
しを行うことができる。但し、垂直転送レジスタ２５内
のポテンシャルを全て一定レベルのポテンシャルに揃え
た方が余剰電荷の掃き出しはスムーズに行える。
余剰電荷掃き出し転送に際して、蓄積部２６の垂直転送
レジスタの電位を一定電位（高レベル電圧）にして垂直
転送レジスタ２５内のポテンシャルを全て一定レベルの
ポテンシャルに揃えたが、その他垂直転送レジスタ２５
内のポテンシャルレベルを一様としなくとも、少なくと
も、垂直転送レジスタ２５内のポテンシャルが撮像部２
４の垂直転送レジスタ２３の低レベルのポテンシャルよ
り深いポテンシャルであるように転送パルスφＳＴ1 〜
φＳＴ4 を停止するようになしても、余剰電荷の掃き出
しを行うことができる。但し、垂直転送レジスタ２５内
のポテンシャルを全て一定レベルのポテンシャルに揃え
た方が余剰電荷の掃き出しはスムーズに行える。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、ＦＩＴ型のＣＣＤ固体
撮像素子の消費電力を低減することができる。これによ
り、ＦＩＴ型ＣＣＤカメラの低消費電力化および小型化
を実現できる。
撮像素子の消費電力を低減することができる。これによ
り、ＦＩＴ型ＣＣＤカメラの低消費電力化および小型化
を実現できる。
【図１】本発明に適用される代表的なＦＩＴ型ＣＣＤ固
体撮像素子の構成図である。
体撮像素子の構成図である。
【図２】本発明に係る駆動方法の第１実施例を示す転送
クロックパルスのタイミングチャートである。
クロックパルスのタイミングチャートである。
【図３】図１のＹ−Ｙ線上の断面図である。
【図４】第１実施例における各タイミング（ｔ1 〜
ｔ4 ）毎の電荷転送状態を示すポテンシャル図である。
ｔ4 ）毎の電荷転送状態を示すポテンシャル図である。
【図５】本発明に係る駆動方法の第２実施例を示す転送
クロックパルスのタイミングチャートである。
クロックパルスのタイミングチャートである。
【図６】第２実施例における各タイミング（ｔ1 〜
ｔ4 ）毎の電荷転送状態を示すポテンシャル図である。
ｔ4 ）毎の電荷転送状態を示すポテンシャル図である。
【図７】本発明に係る垂直転送クロックパルスφＩＭ1
〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ 4 の波形図である。
〜φＩＭ4 ，φＳＴ1 〜φＳＴ 4 の波形図である。
【図８】従来例の説明に供するＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像
素子の構成図である。
素子の構成図である。
【図９】従来の駆動方法に係る転送クロックパルスのタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
１，２１ ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像素子 ２，２２ 受光部 ３，２３ 垂直転送レジスタ ４，２４ 撮像部 ５，２５ 垂直転送レジスタ ６，２６ 蓄積部 ７，２７ 水平転送レジスタ ８，２８ ドレイン領域 ９，２９ 信号電荷検出部 １０，３０ ゲート部 φＩＭ1 〜φＩＭ4 撮像部の垂直転送クロックパルス φＳＴ1 〜φＳＴ4 蓄積部の垂直転送クロックパルス １２，５１ 読み出しパルス １３，５２ フレームシフト転送パルス １４，５３ ラインシフト転送パルス １５，５４ 余剰電荷掃き出し転送パルス
Claims (2)
- 【請求項１】 入射光を信号電荷に変換し且つ該信号電
荷の転送を行う撮像部と、該撮像部からの信号電荷を一
時的に蓄積し且つ転送を行う蓄積部とを有する固体撮像
素子の駆動方法において、 前記撮像部で発生する余剰電荷の掃き出し転送期間に、
前記蓄積部の垂直転送レジスタに印加する転送クロック
パルスを停止し該垂直転送レジスタ内のポテンシャル
を、前記撮像部の垂直転送レジスタの低レベルのポテン
シャルより深いポテンシャルに固定して、余剰電荷の掃
き出し転送を行うことを特徴とする固体撮像素子の駆動
方法。 - 【請求項２】蓄積部の垂直転送レジスタ内のポテンシャ
ルを一定に固定して余剰電荷の掃き出し転送を行うこと
を特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13074993A JP3158324B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 固体撮像素子の駆動方法 |
| EP94400855A EP0621726B1 (en) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | Method of and apparatus for solid state imaging device |
| KR1019940008369A KR100306305B1 (ko) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | 고체촬상소자및방법 |
| DE69419064T DE69419064T2 (de) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | Verfahren und Gerät für eine Festkörper-Bildaufnahme-Vorrichtung |
| US08/591,948 US5796432A (en) | 1993-04-20 | 1996-01-23 | Method of and apparatus for solid state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13074993A JP3158324B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06343143A JPH06343143A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3158324B2 true JP3158324B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=15041724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13074993A Expired - Fee Related JP3158324B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-06-01 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158324B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002369082A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP13074993A patent/JP3158324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06343143A (ja) | 1994-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |