JPH01204577A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置および、その駆動方法に関するも
のである。

従来の技術 ＮＴｓｃビーｙ、を信号は、１／６０　秒ＶＣ１枚に画
面を描く信号方式であるために高速で動く被写体をビデ
オカメラで撮ると、映像のプレが生じる。

固体撮像装置金用いたビデオカメラでは、シャッタスピ
ードに相当する光電変換部の蓄積時間を電気的にコント
ロールし蓄積時間を１／６０　秒より短くすることによ
って高速で動く被写体でもプレのない映像を得ることが
できる（以下固体撮像装置の光電変換部の蓄積時間を電
気的にコントロールすることを電子シャッタと称する）
。

以下図面を参照しながら上述した電子シャッタを実現す
るだめの固体撮像装置の構造およびその駆動方法につい
て説明する。

固体撮像装置の構成を第６図、第７図、第８図に示す。

第６図に示すように固体撮像装置は光電変換部１１、垂
直転送部１２、水平転送部１３、出力部１４より構成さ
れている。第７図は、水平転送部１３の拡大図である。

第７図において、１は信号電荷を転送するための水平転
送ゲート、２は水平転送チャネノペ３は垂直転送部１２
の最終ゲート、４は垂直転送チャネル、６はチャネルス
トンプ頌域である。第８図は水平転送部１３の断面図で
ある。同図において、８はＰウェル、９はｎ型基板であ
る。

第９図は、通常の電子シャッタ動作時の駆動パルスの１
例である。同図において、ａは複合帰線消去信号、ｂは
垂直転送部１２の垂直転送ゲートに印加する転送パルス
、１０は水平転送部１３の水平転送ゲートに印加する水
平転送パルス、ｄは固体撮像装置からの出力信号である
。

垂直帰線期間２００間に、光電変換部１１の信号電荷を
垂直転送部１２へ転送するパルス（以後読み出しパルス
と略す）２１を用いて、期間２４で光電変換部１１に蓄
積された映像として使用しない信号電荷を垂直転送部１
２に転送する。次に垂直転送部１２において、期間２３
の間に高速転送パルス２５により不要信号電荷を全て、
水平転送部１３に転送する。さらに水平転送部１３に転
送された不要信号電荷は水平転送パルスによって出力部
１４に排出される。

その後、２番目の読み出しパルス２２により期間２３に
おいて蓄積された映像として使用する信号電荷を垂直転
送部１２へ転送する。これ以後期間２４で、１水平期間
毎に垂直転送パルスによって垂直転送部１２から水平転
送部７へ１水平ライン毎に順次信号電荷を転送し、水平
転送パルスによって水平転送部１３から出力部１４へ出
力する。

この結果、垂直走査期間中に固体撮像装置から出力され
る映像信号は、期間２３において光電変換された信号の
みとなり１フイ一ルド期間１／６０秒に対して１／１ｏ
〜１／３ｏ　の期間とすることができる。これはフィル
ムカメラの１／６００〜１／１８ｏｏ秒のシャッタ速度
に相当する。

以上の電子シャワタを用いることにより、シャッタスピ
ードが速くなった分、速く動く被写体に対してもプレの
ない映像を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の様な構成では、第９図に示すように
、期間２５で不要信号電荷を出力部へ排出する際に、光
電変換部１１で蓄積された不要信号電荷は期間２３で集
中して水平転送部１３に転送されるために、水平転送部
１３の取り扱い電荷量を越えてしまう。このため、垂直
帰線期間終了後の垂直走査期間に取り扱いきれなかった
信号電荷が出力され、ビデオモニタ上で上の方が白くな
って表われる。

本発明は上記欠点に鑑み垂直走査期間終了後に不要信号
電荷の取り残しが発生するのを防ぐことができる固体撮
像装置と、その駆動方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の固体撮像装置は
水平転送チャネルが垂直転送部と接続されている側とは
反対側に設けられた不要信号電荷を排出するためのドレ
インとゲートを介して接続され、さらにこのドレインが
ｎ型基板と直接接続されているか、もしくは、ｎ型基板
とＰウェルとの間の逆バイアスによって完全に空乏化す
る領域を介してｎ型基板と接続されて構成されている。

作用 この構成により、不要信号電荷を排出する際、水平転送
部１３で取り扱いきれない電荷は、オーバフローゲート
を通ってドレインに流れ込み、ドレインから正の電圧が
印加されであるｎ型基板に排出される。さらに、水平転
送部に残っであるわずかの不要信号電荷は、出力部へ排
出し、不要信号電荷を完全に排出することができる。こ
うすることによって、電子シャフタ動作時に不要信号電
荷が取り残されて垂直走査期間に出力されることがなく
なる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の実施例における固体撮像装置の構成
を示すものである。

第１図において、６は不要信号電荷を排出をコントロー
ルするだめのオーバーフローゲート、７は不要信号電荷
排出用のドレインである。その他の構成は、第７図の同
一番号のものと同じである。

第２図は、第１図のムーム′　部分の断面図である。

ドレイン７は、うすい濃度のＰウェル１ｏの上に形成さ
れる。

第３図は、本実施例における固体撮像装置の駆動パルス
と出力の１例である。第３図において、ａは複合帰線消
去信号、ｂは垂直転送部１２の垂直転送ゲートに印加す
る転送パルス、Ｃは水平転送部１３の本来転送ゲートに
印加する水平転送パルス、ｄは固体撮像装置からの出力
信号、ｅはオーバーフローゲートに印加するパルスであ
る。

第１の読み出しパルス２１によ−てそれまで光電変換部
１１に蓄積されている映像に使用しない不要信号電荷を
光電変換部１１から垂直転送部１２へ転送する。次に垂
直転送パルス２５によって不要信号電荷を水平転送部１
３へ転送する。この時オーバーフローゲート６にはオー
バーフローゲートパルス２７を印加しておき、水平転送
部チャネル２に送り込まれた不要信号電荷をドレイン７
に転送する。さらにドレイン７に転送されてきた不要信
号電荷はｎ型基板９とＰウェル１０との逆バイアスによ
り完全に空乏化しているＰウェル１０を通って、ｎ型基
板９に排出される。そして垂直チャネル４の中にある不
要信号電荷を全て水平転送チャネル２に転送し終ったら
、オーバーフローゲートパルスをＯＦＦ状態にし、さら
に水平転送チャネルにわずかに残っている不要信号電荷
を水平転送パルス２６によって出力部に全て排出する。

この時水平転送チャネルに残っている不要信号電荷はわ
ずかであり、水平転送部で十分取り扱いのできる信号電
荷であるので、水平転送チャネル２に取り残されること
はない。その後筒２の読み出しパルス２２によって光電
変換部１１により光電変換時間２３の間に蓄積された映
像に使用する信号電荷を垂直転送チャネル４に転送し、
垂直走査期間２４で、１水平毎に垂直転送チャネル４か
ら水平転送チャネル２へ転送し、水平転送パルス２８で
出力部１４へ転送し、１水平ライン分の信号電荷を順次
出力させる。

この結果、期間２４には映像に使用しない不要信号電荷
が出力されるということがなくなる。

なお、第１の実施例では、ドレイン７とｎ型基板９とが
、うすい濃度のＰウェル層１ｏを介して　・接していた
が、第３図の様に直接接していても構わない。

また、第１．第２の実施例では、水平転送チャネル２と
ドレイン７の間にオーバーフローゲートを設けたが、第
４図の様に水平転送ゲート１がその役割を兼ねる様な構
成にしても構わない。この場合では、オーバーフローゲ
ートの役割を水平転送ゲート１が兼ねているので不要信
号電荷をドレインに排出する間は、水平転送ゲート１に
高い電圧を印加する必要がある。

発明の効果 以上の様に本発明は電子シャッタ動作時において不要信
号電荷を水平転送チャ、ネルの垂直転送部とは反対側に
設けられたドレインに転送しさらに基板に排出し、さら
に水平転送チャネルに残っているわずかの不要信号電荷
を出力部に排出することにより、垂直走査期間に不要信
号電荷が出力されることがなくなり、その実用的効果は
絶大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における固体撮像装置の
構成図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ’間の断面図、
第３図は第２の実施例における固体撮像装置の水平転送
部の断面図、第４図は第３の実施例における固体撮像装
置の水平転送部の断面図、第５図は第１の実施例におけ
る固体撮像装置の電子シャワタを実現するだめの駆動方
法を説明するだめの図、第６図は従来の固体撮像装置の
平面図、第７図は水平転送ＣＯＤと垂直ｃａＤの結合部
の図、第８図は水平転送部の断面図、第９図は従来の固
体撮像装置の電子シャッタを実現するだめの説明図であ
る。 １・・・・・・水平転送ゲート、２・・・・・水平転送
チャネル、３・・・・・・最終段の垂直転送ゲート、４
・・・・・・垂直転送チャネノペ　５・・・・・・チャ
ネルストヮプ領域、６・・・・・・オーバーフローゲー
ト、７・・・・・・ドレイン、８・・・・・・Ｐウェル
、９・・・・・・ｎ型基板、１ｏ・・・・・・濃度の薄
いＰウェル、２１・・・・・・第１の読出しパルス、２
２・・・・・・第２の読出しパルス、２５・・・・・・
不要信号電荷を排出する高速の垂直転送パルス、２６・
・・・・・水平転送部に残った不要信号電荷を排出する
ためのパルス、２７・・・・・・不要信号電荷をドレイ
ンへ排出するためのオーバーフローゲートパルス。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−へ
りす−もト 飲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ダ第６
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型の半導体基板上に前記一導電型とは反対
   の導電型の半導体層が設けられ、前記反対導電型の層内
   に入射光を電気信号に変換する光電変換部、前記光電変
   換部の信号電荷を垂直方向に転送する。垂直転送部、お
   よび水平方向に転送する水平転送部が設けられるととも
   に、前記水平転送部は、前記垂直転送部と接続されてい
   る側とは反対側でチャネル障壁制御領域を介して一導電
   型領域と接続され、前記一導電型領域は、直接もしくは
   前記反対導電型の半導体層と前記半導体基板との間に印
   加された逆バイアス電圧によって前記反対導電型の半導
   体が空乏化した空乏層を介して前記基板に接続されてい
   ることを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）入射光を電気信号に変換する光電変換部、前記光
   電変換部の信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、
   水平方向に転送する水平転送部、および出力部をそなえ
   、前記水平転送部が前記光電変換部で光電変換された不
   要信号電荷を排出する為に設けられた排出部と接続され
   ている固体撮像装置において、前記垂直転送部に存在す
   る不要信号電荷を前記水平転送部を通して前記排出部に
   排出した後、前記水平転送部に残っている不要信号電荷
   を出力部へ排出することを特徴とする固体撮像装置の駆
   動方法。