JP3788027B2 - Driving method of charge transfer device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一体型ビデオカメラに固体撮像素子(イメージセンサ)として用いられる電荷転送装置の駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1に、従来の駆動方法に用いる埋め込み型電荷転送装置(BCCD:Buried channel Charge Coupled Device)の断面図と、図9にそのポテンシャル分布をそれぞれ示す。図1において、1はP型基板、2は埋め込み型の電荷転送部としてのn-埋め込み層、3は電荷検出部としてのn+拡散層、ISは電荷注入電位を設定する入力ソース電極、IGは電荷注入量をコントロールする入力ゲート電極、G1〜G4は4相クロックにより電荷転送を制御する転送電極、OGは所定の直流電圧を印加する出力ゲート電極、OSは信号電荷Qを電圧Vに変換して出力する信号出力電極、ODは基準電位設定部として所定の直流電圧を印加する出力ドレイン電極、RGはリセットスイッチ部としてリセット信号電荷が信号出力電極OSに接続されたn+拡散層3に転送される直前にn+拡散層3を出力ドレイン電極ODで設定した直流電圧に接続することにより電圧設定するリセットゲート電極、4は信号出力電極OSの電位をインピーダンス変換するアンプ部、VOはアンプ部4の出力端子をそれぞれ示している。
【0003】
出力ゲート電極OGには2ボルトの直流電源が印加されている。出力ドレイン電極OD、入力ソース電極ISにはチャンネルが空乏化する電圧(たとえば10ボルト)以上の直流電源が印加されている。G1〜G4のゲート電極に0ボルトを印加したときのチャンネル空乏化電位が図9のポテンシャル分布において太実線で示されている。実際はG1〜G4、IGおよびRGに印加する電圧は図10に示されているパルス波形であり、Hレベルが10VでLレベルが0Vである。図10において、パルスφG1、φG2、φG3およびφG4はそれぞれ転送電極G1、G2、G3およびG4に印加される信号、φIGは入力ゲート電極IGに印加される信号、φRGはリセットゲート電極RGに印加される信号をそれぞれ示している。
【0004】
以上のように構成されたBCCDの動作を図10の駆動タイミング図とその時のポテンシャル分布の図11から図13を用いて説明する。まず、時刻t=t1において、パルスφG1、φG2及びφIGがHレベル、その他のパルスがLレベルになり、電荷が注入される。次に、t=t2においてパルスφIGがLレベルになる。次に、t=t3でパルスφG1、φG2及びφG3がHレベル、その他のパルスがLレベルになり、電荷は3ゲート分にわたり拡散する(この期間を拡散期間と呼ぶ)。次にt=t4でパルスφG2及びφG3がHレベル、その他のパルスがLレベルになり、転送電極G1電極下の電荷がフリンジ電界により、転送電極G2及びG3の2ゲートに転送される(この期間を転送期間と呼ぶ)。次にt=t5でパルスφG2、φG3及びφG4がHレベル、その他のパルスがLレベルになり、電荷は再び拡散期間になり、パルスφG2、φG3及びφG4電極の3ゲート分にわたり拡散する。このあと、t=t6〜t14まで、拡散期間と転送期間と繰り返すことにより電荷が転送され、信号出力電極OSから出力が選択され、その後アンプ4を経て出力端子VOから出力される。次にt=t15でリセットゲート電極RGがHレベルになり電荷のリセットが行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イメージセンサの多画素化に伴い、出力アンプの広帯域化が望まれているが、従来の構成の電荷転送装置の駆動方法では、出力アンプの周波数特性を信号の立ち上がりもしくは立ち下がりから予測はできるものの正確な測定ができないという問題がある。
【0006】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アンプの周波数特性を測定することができる電荷転送装置の駆動方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電荷転送装置の駆動方法は、電荷転送部と、電荷転送部から転送された電荷の検出をする電荷検出部と、電荷検出部の電位のインピーダンス変換をするアンプ部と、電荷検出部の電位を設定する基準電位設定部と、電荷検出部と基準電位設定部とを一周期毎に接続するリセットスイッチ部とを備えている電荷転送装置の駆動方法であって、基準電位設定部に交流信号を入力することを特徴とする。
【0008】
また、本発明の電荷転送装置の駆動方法は、交流信号が矩形波により構成されていることが好ましい。
【0009】
かかる構成によれば、電荷転送装置のアンプの周波数特性を正確に測定することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい第1の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
本発明の電荷転送装置の駆動方法においては図1から図3を用いて説明する。その動作は、出力ゲート電極OGには2ボルトの直流電源が印加されている。出力ドレイン電極OD、入力ソース電極ISにはチャンネルが空乏化する電圧(たとえば10ボルト)以上の直流電源が印加されている。G1〜G4のゲート電極に0ボルトを印加したときのチャンネル空乏化電位が図2のポテンシャル分布において太実線で示されている。実際は出力ドレイン電極ODに印加する電圧は図3に示されているDC電圧とパルス波形と出力波形である。パルスφODはHレベルが15VでLレベルが10Vであり、それ以外はHレベルが10Vで、Lレベルが0Vである。図3において、パルスφG1、φG2、φG3およびφG4はそれぞれ転送電極G1、G2、G3およびG4に印加される信号、φIGは入力ゲート電極IGに印加される信号、φRGはリセットゲート電極RGに印加される信号、φOSは信号出力波形を示し、φVOはアンプ4を通過した信号波形をそれぞれ示している。
【0012】
まず、時刻t=t1において、パルスφODがHレベルになり、RGには15Vを印加しているのでパルスφODのHレベル(15V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。次に、t=t2においてパルスφODがLレベルになり、RGには15Vを印加しているのでパルスφODのLレベル(10V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。この時の出力端子VOから出力される波形はパルスφODをα倍した結果であるため振幅を測定するだけで、アンプ4のゲインを容易に評価することができる。
【0013】
以下、本発明の好ましい第2の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の電荷転送装置の駆動方法においては図2、図4、図5を用いて説明する。第1の実施形態と異なる点は、クランプ部とサンプルホールド部が出力端子VOのあとに付加された点である。その動作は、出力ゲート電極OGには2ボルトの直流電源が印加されている。出力ダイオード電極OD、入力ソース電極ISにはチャンネルが空乏化する電圧(たとえば10ボルト)以上の直流電源が印加されている。G1〜G4のゲート電極に0ボルトを印加したときのチャンネル空乏化電位も図2のポテンシャル分布において太実線で示されている。実際は出力ドレイン電極ODに印加する電圧は図5に示されているDC電圧とパルス波形と出力波形である。パルスφODはHレベルが15VでLレベルが10Vであり、それ以外はHレベルが10VでLレベルが0Vである。図5において、φG1、φG2、φG3およびφG4はそれぞれ転送電極G1、G2、G3およびG4に印加される信号、φIGは入力ゲート電極IGに印加される信号、φRGはリセットゲート電極RGに印加される信号、φOSは信号出力波形を示し、φVOはアンプ4を通過した信号波形、φSCはクランプ部のスイッチSCに印加するパルスでHレベルのときスイッチSCがONする。パルスφSSはサンプルホールド部のスイッチSSに印加するパルスでHレベルのときスイッチSSがONすることをそれぞれ示している。
【0014】
まず、時刻t=t1において、パルスφODがHレベルになり、RGには15Vを印加しているのでパルスφODのHレベル(15V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。次に、パルスφSCがHレベルになり、スイッチSCがONになりクランプコンデンサCCにクランプ電圧ECが充電される。次にt=t2でパルスφSCがLレベルになり、スイッチSCはOFFとなる、またパルスφSSがHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。次にt=t3でパルスφSSが2回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。次にt=t4でパルスφSSが3回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。この時、入力信号パルスφODはLレベル(10V)が出力されているため、出力端子VOから出力される波形はLレベルに向かっている、しかし、アンプの充放電特性の影響により立ち下りには時間を要する。次にt=t5でパルスφSSが4回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。以下同様にt=t8まで繰り返す。この時のサンプルホールド出力SHOから出力される波形を観測し、パルスの立ち下がり特性を評価することができ、また周波数特性を評価することができる。また、同様に立ち上がり特性を評価できることは言うまでもない。
【0015】
以下、本発明の好ましい第3の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の電荷転送装置の駆動方法においては図1、図6、図7を用いて説明する。この方法は出力ドレイン電極ODが電荷転送装置全体の電源端子と接続される構造で、出力ドレイン電極ODにパルスを入力できないときに有効な方法である。
【0016】
その動作は、出力ゲート電極OGには2ボルトの直流電源が印加されている。出力ドレイン電極OD、入力ソース電極ISにはチャンネルが空乏化する電圧(たとえば10ボルト)以上の直流電源が印加されている。G1〜G4のゲート電極に10ボルトを印加したときのチャンネル空乏化電位が図6のポテンシャル分布において太実線で示されている。実際は各端子に印加する電圧は図7に示されているDC電圧とパルス波形と出力波形である。パルスφISはHレベルが15VでLレベルが10Vであり、それ以外はHレベルが10VでLレベルが0Vである。図7において、パルスφG1、φG2、φG3およびφG4はそれぞれ転送電極G1、G2、G3およびG4に印加される信号、パルスφIGは入力ゲート電極IGに印加される信号、パルスφRGはリセットゲート電極RGに印加される信号、パルスφOSは信号出力波形を示し、パルスφVOはアンプ4を通過した信号波形をそれぞれ示している。
【0017】
まず、時刻t=t1において、パルスφISがHレベルになり、IGには10Vを印加しているのでパルスφISのHレベル(15V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。次に、t=t2においてパルスφISがLレベルになり、入力ゲート電極IGには10Vを印加しているのでパルスφISのLレベル(10V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。この時の出力端子VOから出力される波形はパルスφISをα倍した結果であるため振幅を測定するだけで、アンプ4のゲインを容易に評価することができる。第1の実施形態と異なるのは入力パルスを入力ソース電極ISから印加する点である。
【0018】
以下、本発明の好ましい第4の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の電荷転送装置の駆動方法を図4、図6、図8を用いて説明する。第2の実施形態と異なる点は、入力パルスを入力ソース電極ISから印加する点である。この方法は出力ドレイン電極ODが電荷転送装置全体の電源端子と接続される構造で、出力ドレイン電極ODにパルスを入力できないときに有効な方法である。
【0019】
その動作は、出力ゲート電極OGには2ボルトの直流電源が印加されている。出力ドレイン電極OD、入力ソース電極ISにはチャンネルが空乏化する電圧(たとえば10ボルト)以上の直流電源が印加されている。G1〜G4のゲート電極に10ボルトを印加したときのチャンネル空乏化電位が図6のポテンシャル分布において太実線で示されている。実際は各端子に印加する電圧は図8に示されているDC電圧とパルス波形と出力波形である。パルスφISはHレベルが15VでLレベルが10Vであり、それ以外はHレベルが10VでLレベルが0Vである。図8において、パルスφG1、φG2、φG3およびφG4はそれぞれ転送電極G1、G2、G3およびG4に印加される信号、パルスφIGは入力ゲート電極IGに印加される信号、パルスφRGはリセットゲート電極RGに印加される信号、パルスφOSは信号出力波形を示し、パルスφVOはアンプ4を通過した信号波形、パルスφSCはクランプ部のスイッチSCに印加するパルスでHレベルのときスイッチSCがONする。パルスφSSはサンプルホールド部のスイッチSSに印加するパルスでHレベルのときスイッチSSがONすることをそれぞれ示している。
【0020】
まず、時刻t=t1において、パルスφISがHレベルになり、入力ゲート電極IGには15Vを印加しているのでパルスφISのHレベル(15V)は信号出力電極OSと接続される。その後アンプ4によりインピーダンス変換された信号が出力端子VOから出力される。次に、パルスφSCがHレベルになり、スイッチSCがONになりクランプコンデンサCCにクランプ電圧ECが充電される。次にt=t2でパルスφSCがLレベルになり、スイッチSCはOFFとなる。またパルスφSSがHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。次にt=t3でパルスφSSが2回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。次にt=t4でパルスφSSが3回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。この時、入力信号パルスφISはLレベル(10V)が出力されているため、出力端子VOから出力される波形はLレベルに向かっている、しかし、アンプの充放電特性の影響により立ち下りには時間を要する。次にt=t5でパルスφSSが4回目のHレベルになり、スイッチSSがONになりサンプルホールドコンデンサCSに信号がホールドされると同時にサンプルホールド出力SHOからこのタイミングでの信号が出力される。以下同様にt=t8まで繰り返す。この時のSHO端子から出力される波形を観測し、パルスの立ち下がり特性を評価することができ、周波数特性を評価することができる。また、同様に立ち上がり特性を評価できることは言うまでもない。
【0021】
なお、本発明の電荷転送装置の駆動方法が適用されるイメージセンサは2次元のものでも1次元のものでもよい。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電荷転送装置の駆動方法によれば、アンプのゲインや周波数特性等の基本特性を短時間で評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の駆動方法と、本発明の第1および第3の実施の形態の駆動方法とにおける電荷転送装置の転送部の電極構成を示す断面図
【図2】本発明の第1および第2の実施の形態の駆動方法における電荷転送装置のポテンシャル分布を示す図
【図3】本発明の第1の実施の形態の駆動方法における各駆動パルスを示す図
【図4】本発明の第2および第4の実施の形態の駆動方法における電荷転送装置の転送部の電極構成を示す断面図
【図5】本発明の第2の実施の形態の駆動方法における各駆動パルスを示す図
【図6】本発明の第3および第4の実施の形態の駆動方法における電荷転送装置のポテンシャル分布を示す図
【図7】本発明の第3の実施の形態の駆動方法における各駆動パルスを示す図
【図8】本発明の第4の実施の形態の駆動方法における各駆動パルスを示す図
【図9】従来の駆動方法における電荷転送装置のポテンシャル分布を示す図
【図10】従来の駆動方法における各駆動パルスを示す図
【図11】電荷転送装置の電荷転送動作を説明するためのポテンシャル分布図
【図12】電荷転送装置の電荷転送動作を説明するためのポテンシャル分布図
【図13】電荷転送装置の電荷転送動作を説明するためのポテンシャル分布図
【符号の説明】
1 P型基板
2 n-埋め込み層
3 n+拡散層
4 アンプ
G1〜G4 転送電極
IS 入力ソース電極
IG 入力ゲート電極
OG 出力ゲート電極
OS 信号出力電極
OD 出力ドレイン電極
RG リセットゲート電極
VO 出力端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of a charge transfer device used as a solid-state imaging device (image sensor) in an integrated video camera, for example.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a sectional view of a buried channel charge coupled device (BCCD) used in a conventional driving method, and FIG. 9 shows the potential distribution thereof. In FIG. 1, 1 is a P-type substrate, 2 is an n buried layer as a buried charge transfer section, 3 is an n + diffusion layer as a charge detection section, IS is an input source electrode for setting a charge injection potential, IG Is an input gate electrode for controlling the charge injection amount, G1 to G4 are transfer electrodes for controlling charge transfer by a four-phase clock, OG is an output gate electrode for applying a predetermined DC voltage, and OS converts a signal charge Q into a voltage V OD is an output drain electrode that applies a predetermined DC voltage as a reference potential setting unit, and RG is a reset switch unit that is connected to the n + diffusion layer 3 to which a reset signal charge is connected to the signal output electrode OS. reset gate electrode to a voltage set by connecting to a DC voltage set the n + diffusion layer 3 at the output drain electrode OD immediately before being transferred, 4 electric signal output electrode OS Amplifier unit for impedance conversion, VO represents an output terminal of the amplifier unit 4, respectively.
[0003]
A DC power supply of 2 volts is applied to the output gate electrode OG. A DC power supply having a voltage (for example, 10 volts) or more that depletes the channel is applied to the output drain electrode OD and the input source electrode IS. The channel depletion potential when 0 volt is applied to the gate electrodes G1 to G4 is indicated by a thick solid line in the potential distribution of FIG. Actually, the voltages applied to G1 to G4, IG and RG are the pulse waveforms shown in FIG. 10, and the H level is 10V and the L level is 0V. In FIG. 10, pulses φG1, φG2, φG3 and φG4 are signals applied to the transfer electrodes G1, G2, G3 and G4, φIG is a signal applied to the input gate electrode IG, and φRG is applied to the reset gate electrode RG. Each signal is shown.
[0004]
The operation of the BCCD configured as described above will be described with reference to the drive timing chart of FIG. 10 and the potential distributions at that time shown in FIGS. First, at time t = t1, the pulses φG1, φG2, and φIG are at the H level, the other pulses are at the L level, and charges are injected. Next, at t = t2, the pulse φIG becomes L level. Next, at t = t3, the pulses φG1, φG2, and φG3 are at the H level and the other pulses are at the L level, and the charges are diffused for three gates (this period is called a diffusion period). Next, at t = t4, the pulses φG2 and φG3 are at the H level and the other pulses are at the L level, and the electric charge under the transfer electrode G1 is transferred to the two gates of the transfer electrodes G2 and G3 by the fringe electric field (this period) Is called the transfer period). Next, at t = t5, the pulses φG2, φG3, and φG4 are at the H level and the other pulses are at the L level, and the charge enters the diffusion period again, and is diffused over the three gates of the electrodes φG2, φG3, and φG4. Thereafter, the charges are transferred by repeating the diffusion period and the transfer period from t = t6 to t14, the output is selected from the signal output electrode OS, and then output from the output terminal VO via the amplifier 4. Next, at t = t15, the reset gate electrode RG becomes H level and the charge is reset.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the increase in the number of pixels of the image sensor, it is desired to widen the output amplifier. However, in the conventional method for driving a charge transfer device, the frequency characteristics of the output amplifier cannot be predicted from the rising or falling edge of the signal. There is a problem that accurate measurement is not possible.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a driving method of a charge transfer device capable of measuring the frequency characteristics of an amplifier.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The charge transfer device driving method of the present invention includes a charge transfer unit, a charge detection unit that detects charges transferred from the charge transfer unit, an amplifier unit that converts impedance of the potential of the charge detection unit, and a charge detection unit A charge transfer device driving method comprising a reference potential setting unit for setting a potential of a charge transfer device and a reset switch unit for connecting the charge detection unit and the reference potential setting unit for each cycle. An AC signal is input.
[0008]
In the charge transfer device driving method according to the present invention, it is preferable that the AC signal is constituted by a rectangular wave.
[0009]
According to this configuration, the frequency characteristics of the amplifier of the charge transfer device can be accurately measured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
The charge transfer device driving method of the present invention will be described with reference to FIGS. In this operation, a DC power supply of 2 volts is applied to the output gate electrode OG. A DC power supply having a voltage (for example, 10 volts) or more that depletes the channel is applied to the output drain electrode OD and the input source electrode IS. The channel depletion potential when 0 volt is applied to the gate electrodes G1 to G4 is indicated by a thick solid line in the potential distribution of FIG. Actually, the voltage applied to the output drain electrode OD is the DC voltage, pulse waveform, and output waveform shown in FIG. The pulse φOD has an H level of 15V and an L level of 10V. Otherwise, the pulse φOD has an H level of 10V and an L level of 0V. In FIG. 3, pulses φG1, φG2, φG3 and φG4 are signals applied to the transfer electrodes G1, G2, G3 and G4, φIG is a signal applied to the input gate electrode IG, and φRG is applied to the reset gate electrode RG. , ΦOS indicates a signal output waveform, and φVO indicates a signal waveform that has passed through the amplifier 4.
[0012]
First, at time t = t1, the pulse φOD becomes H level and 15V is applied to RG, so that the H level (15V) of the pulse φOD is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Next, at t = t2, the pulse φOD becomes L level, and 15V is applied to RG, so that the L level (10V) of the pulse φOD is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Since the waveform output from the output terminal VO at this time is a result of multiplying the pulse φOD by α, the gain of the amplifier 4 can be easily evaluated only by measuring the amplitude.
[0013]
Hereinafter, a second preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The method for driving the charge transfer device of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference from the first embodiment is that a clamp part and a sample hold part are added after the output terminal VO. In this operation, a DC power supply of 2 volts is applied to the output gate electrode OG. The output diode electrode OD and the input source electrode IS are applied with a DC power supply having a voltage (for example, 10 volts) or more at which the channel is depleted. The channel depletion potential when 0 volt is applied to the gate electrodes G1 to G4 is also shown by a thick solid line in the potential distribution of FIG. Actually, the voltage applied to the output drain electrode OD is the DC voltage, the pulse waveform, and the output waveform shown in FIG. The pulse φOD has an H level of 15V and an L level of 10V. Otherwise, the pulse φOD has an H level of 10V and an L level of 0V. In FIG. 5, φG1, φG2, φG3, and φG4 are signals applied to the transfer electrodes G1, G2, G3, and G4, φIG is a signal applied to the input gate electrode IG, and φRG is applied to the reset gate electrode RG. The signal, φOS indicates a signal output waveform, φVO is a signal waveform that has passed through the amplifier 4, φSC is a pulse applied to the switch SC of the clamp unit, and the switch SC is turned on when it is at H level. A pulse φSS is a pulse applied to the switch SS of the sample hold unit, and indicates that the switch SS is turned on when it is at the H level.
[0014]
First, at time t = t1, the pulse φOD becomes H level and 15V is applied to RG, so that the H level (15V) of the pulse φOD is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Next, the pulse φSC becomes H level, the switch SC is turned ON, and the clamp voltage EC is charged in the clamp capacitor CC. Next, at t = t2, the pulse φSC becomes L level, the switch SC is turned OFF, the pulse φSS becomes H level, the switch SS is turned ON, and the signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, the sample hold. A signal at this timing is output from the output SHO. Next, at t = t3, the pulse φSS becomes the H level for the second time, the switch SS is turned on, a signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, a signal at this timing is output from the sample hold output SHO. Next, at t = t4, the pulse φSS becomes the third H level, the switch SS is turned on, the signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, the signal at this timing is output from the sample hold output SHO. At this time, since the input signal pulse φOD is output at the L level (10 V), the waveform output from the output terminal VO is moving toward the L level. It takes time. Next, at t = t5, the pulse φSS becomes the H level for the fourth time, the switch SS is turned on, the signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, a signal at this timing is output from the sample hold output SHO. Similarly, repeat until t = t8. The waveform output from the sample-and-hold output SHO at this time can be observed, the falling characteristics of the pulse can be evaluated, and the frequency characteristics can be evaluated. In addition, it goes without saying that the rising characteristics can be similarly evaluated.
[0015]
Hereinafter, a third preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The method for driving the charge transfer device of the present invention will be described with reference to FIGS. This method is effective when the output drain electrode OD is connected to the power supply terminal of the entire charge transfer device and a pulse cannot be input to the output drain electrode OD.
[0016]
In this operation, a DC power supply of 2 volts is applied to the output gate electrode OG. A DC power supply having a voltage (for example, 10 volts) or more that depletes the channel is applied to the output drain electrode OD and the input source electrode IS. The channel depletion potential when 10 volts is applied to the gate electrodes G1 to G4 is indicated by a thick solid line in the potential distribution of FIG. Actually, the voltage applied to each terminal is the DC voltage, pulse waveform, and output waveform shown in FIG. The pulse φIS has an H level of 15V and an L level of 10V. Otherwise, the pulse φIS has an H level of 10V and an L level of 0V. In FIG. 7, pulses φG1, φG2, φG3, and φG4 are signals applied to the transfer electrodes G1, G2, G3, and G4, a pulse φIG is applied to the input gate electrode IG, and a pulse φRG is applied to the reset gate electrode RG. An applied signal, pulse φOS, indicates a signal output waveform, and pulse φVO indicates a signal waveform that has passed through the amplifier 4.
[0017]
First, at time t = t1, the pulse φIS becomes H level, and 10V is applied to IG, so that the H level (15V) of the pulse φIS is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Next, at t = t2, the pulse φIS becomes L level and 10 V is applied to the input gate electrode IG, so that the L level (10 V) of the pulse φIS is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Since the waveform output from the output terminal VO at this time is a result of multiplying the pulse φIS by α, the gain of the amplifier 4 can be easily evaluated only by measuring the amplitude. The difference from the first embodiment is that an input pulse is applied from the input source electrode IS.
[0018]
Hereinafter, a fourth preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A method for driving the charge transfer device of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference from the second embodiment is that an input pulse is applied from the input source electrode IS. This method is effective when the output drain electrode OD is connected to the power supply terminal of the entire charge transfer device and a pulse cannot be input to the output drain electrode OD.
[0019]
In this operation, a DC power supply of 2 volts is applied to the output gate electrode OG. A DC power supply having a voltage (for example, 10 volts) or more that depletes the channel is applied to the output drain electrode OD and the input source electrode IS. The channel depletion potential when 10 volts is applied to the gate electrodes G1 to G4 is indicated by a thick solid line in the potential distribution of FIG. Actually, the voltage applied to each terminal is the DC voltage, pulse waveform and output waveform shown in FIG. The pulse φIS has an H level of 15V and an L level of 10V. Otherwise, the pulse φIS has an H level of 10V and an L level of 0V. In FIG. 8, pulses φG1, φG2, φG3 and φG4 are signals applied to the transfer electrodes G1, G2, G3 and G4, a pulse φIG is a signal applied to the input gate electrode IG, and a pulse φRG is applied to the reset gate electrode RG. The applied signal, pulse φOS, indicates a signal output waveform, the pulse φVO is a signal waveform that has passed through the amplifier 4, and the pulse φSC is a pulse that is applied to the switch SC of the clamp unit. A pulse φSS is a pulse applied to the switch SS of the sample hold unit, and indicates that the switch SS is turned on when it is at the H level.
[0020]
First, at time t = t1, the pulse φIS becomes H level, and 15 V is applied to the input gate electrode IG, so that the H level (15 V) of the pulse φIS is connected to the signal output electrode OS. Thereafter, the signal whose impedance is converted by the amplifier 4 is output from the output terminal VO. Next, the pulse φSC becomes H level, the switch SC is turned ON, and the clamp voltage EC is charged in the clamp capacitor CC. Next, at t = t2, the pulse φSC becomes L level, and the switch SC is turned OFF. Further, the pulse φSS becomes H level, the switch SS is turned ON, and a signal is held in the sample hold capacitor CS. At the same time, a signal at this timing is output from the sample hold output SHO. Next, at t = t3, the pulse φSS becomes the H level for the second time, the switch SS is turned on, a signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, a signal at this timing is output from the sample hold output SHO. Next, at t = t4, the pulse φSS becomes the third H level, the switch SS is turned on, the signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, the signal at this timing is output from the sample hold output SHO. At this time, since the input signal pulse φIS is output at the L level (10 V), the waveform output from the output terminal VO is moving toward the L level. It takes time. Next, at t = t5, the pulse φSS becomes the H level for the fourth time, the switch SS is turned on, the signal is held in the sample hold capacitor CS, and at the same time, a signal at this timing is output from the sample hold output SHO. Similarly, repeat until t = t8. The waveform output from the SHO terminal at this time can be observed, the falling characteristics of the pulse can be evaluated, and the frequency characteristics can be evaluated. In addition, it goes without saying that the rising characteristics can be similarly evaluated.
[0021]
The image sensor to which the driving method of the charge transfer device of the present invention is applied may be a two-dimensional one or a one-dimensional one.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for driving a charge transfer device of the present invention, basic characteristics such as amplifier gain and frequency characteristics can be evaluated in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrode configuration of a transfer unit of a charge transfer device in a conventional driving method and driving methods of first and third embodiments of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the potential distribution of the charge transfer device in the driving method of the second embodiment. FIG. 3 is a diagram showing driving pulses in the driving method of the first embodiment of the invention. Sectional drawing which shows the electrode structure of the transfer part of the charge transfer apparatus in the driving method of 2 and 4th Embodiment. FIG. 5 is a figure which shows each drive pulse in the driving method of the 2nd Embodiment of this invention. 6 is a diagram showing the potential distribution of the charge transfer device in the driving method according to the third and fourth embodiments of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing each driving pulse in the driving method according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 shows the drive of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing the potential distribution of the charge transfer device in the conventional driving method. FIG. 10 is a diagram showing each drive pulse in the conventional driving method. FIG. 12 is a potential distribution diagram for explaining the charge transfer operation of the charge transfer device. FIG. 13 is a potential distribution diagram for explaining the charge transfer operation of the charge transfer device. Explanation of]
1 P-type substrate 2 n buried layer 3 n + diffusion layer 4 amplifiers G1 to G4 transfer electrode IS input source electrode IG input gate electrode OG output gate electrode OS signal output electrode OD output drain electrode RG reset gate electrode VO output terminal

Claims (5)

電荷転送部と、前記電荷転送部から転送された電荷の検出をする電荷検出部と、前記電荷検出部の電位のインピーダンス変換をするアンプ部と、前記電荷検出部の電位を設定する基準電位設定部と、前記電荷検出部と前記基準電位設定部とを一周期毎に接続するリセットスイッチ部とを備えた電荷転送装置の駆動方法であって、前記基準電位設定部に交流信号を入力することを特徴とする電荷転送装置の駆動方法。  A charge transfer unit, a charge detection unit that detects charges transferred from the charge transfer unit, an amplifier unit that converts impedance of the potential of the charge detection unit, and a reference potential setting that sets a potential of the charge detection unit And a reset switch unit that connects the charge detection unit and the reference potential setting unit every cycle, wherein an AC signal is input to the reference potential setting unit A method for driving a charge transfer device. 前記電荷転送装置が、前記アンプ部より出力される信号を所定のタイミングでクランプするクランプ部と、前記クランプ部より出力される信号を所定のタイミングで複数回サンプルホールドするサンプルホールド部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の電荷転送装置の駆動方法。The charge transfer device further includes a clamp unit that clamps a signal output from the amplifier unit at a predetermined timing, and a sample hold unit that samples and holds the signal output from the clamp unit a plurality of times at a predetermined timing. The method of driving a charge transfer device according to claim 1. 電荷転送部と、前記電荷転送部から転送された電荷の検出をする電荷検出部と、前記電荷検出部の電位のインピーダンス変換をするアンプ部と、前記電荷検出部の電位を設定する基準電位設定部と、前記基準電位設定部と反対側に位置し前記電荷転送部の入力部の電位を設定する入力部と、前記電荷検出部と前記基準電位設定部とを一周期毎に接続するリセットスイッチ部とを備えた電荷転送装置の駆動方法であって、前記電荷転送部に一定の電圧を印加した状態で、前記入力部に交流信号を入力することを特徴とする電荷転送装置の駆動方法。A charge transfer unit; a charge detection unit that detects charges transferred from the charge transfer unit; an amplifier unit that converts impedance of the potential of the charge detection unit; and a reference potential setting that sets a potential of the charge detection unit And a reset switch for connecting the charge detection unit and the reference potential setting unit for each cycle, the input unit for setting the potential of the input unit of the charge transfer unit located on the opposite side of the reference potential setting unit A method for driving a charge transfer device comprising: a charge transfer device, wherein an AC signal is input to the input portion in a state where a constant voltage is applied to the charge transfer portion . 電荷転送部と、前記電荷転送部から転送された電荷の検出をする電荷検出部と、前記電荷検出部の電位のインピーダンス変換をするアンプ部と、前記電荷検出部の電位を設定する基準電位設定部と、前記基準電位設定部と反対側に位置し前記電荷転送部の入力部の電位を設定する入力部と、前記電荷検出部と前記基準電位設定部とを一周期毎に接続するリセットスイッチ部と、前記アンプ部より出力される信号を所定のタイミングでクランプするクランプ部と、前記クランプ部より出力される信号を所定のタイミングで複数回サンプルホールドするサンプルホールド部とを備えた電荷転送装置の駆動方法であって、前記電荷転送部に一定の電圧を印加した状態で、前記入力部に交流信号を入力することを特徴とする電荷転送装置の駆動方法。A charge transfer unit; a charge detection unit that detects charges transferred from the charge transfer unit; an amplifier unit that converts impedance of the potential of the charge detection unit; and a reference potential setting that sets a potential of the charge detection unit And a reset switch for connecting the charge detection unit and the reference potential setting unit for each cycle, the input unit for setting the potential of the input unit of the charge transfer unit located on the opposite side of the reference potential setting unit Unit, a clamp unit that clamps the signal output from the amplifier unit at a predetermined timing, and a sample hold unit that samples and holds the signal output from the clamp unit a plurality of times at a predetermined timing The method of driving a charge transfer device according to claim 1, wherein an AC signal is input to the input unit in a state where a constant voltage is applied to the charge transfer unit. 前記交流信号が矩形波により構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電荷転送装置の駆動方法。  5. The method for driving a charge transfer device according to claim 1, wherein the AC signal is constituted by a rectangular wave.
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