JPH02164185A - Drive method for solid-state image pickup device - Google Patents
Drive method for solid-state image pickup deviceInfo
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Abstract
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の駆動方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a method for driving a solid-state imaging device.
従来の技術
近年、固体撮像装置の開発が進み、性能の点から見て撮
像管に匹敵ないし、上回るものがある。2. Description of the Related Art In recent years, the development of solid-state imaging devices has progressed, and some of them are comparable to or even superior to image pickup tubes in terms of performance.
そのなかでもインターライン転送方式COD固体撮像装
置(以下IT−CODと略記)は特に優れた特性を持っ
ており実用化されている。Among them, an interline transfer type COD solid-state imaging device (hereinafter abbreviated as IT-COD) has particularly excellent characteristics and has been put into practical use.
以下、図面を参照しながら、IT−CODの従来の構成
について説明する。Hereinafter, the conventional configuration of IT-COD will be described with reference to the drawings.
第3図はIT−CCDの全体構成図である。第3図にお
いて、1は光電変換素子、2は光電変換素子1に蓄積さ
れた信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCD (以下
VCCDと略記)、3はVCCD2により転送された信
号電荷を水平方向に転送する水平転送CCD (以下H
CCDと略記)、4はHCCD3により転送された信号
電荷を検知する出力アンプ部、5はHCCDであふれた
不要電荷を掃き出すためのドレインの役割を持つHCC
D端の拡散層である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of the IT-CCD. In Fig. 3, 1 is a photoelectric conversion element, 2 is a vertical CCD (hereinafter abbreviated as VCCD) that vertically transfers the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element 1, and 3 is a horizontal CCD that transfers the signal charge transferred by VCCD 2. horizontal transfer CCD (hereinafter H
(abbreviated as CCD), 4 is an output amplifier section that detects the signal charge transferred by HCCD 3, and 5 is an HCC that serves as a drain to sweep out unnecessary charges overflowing from the HCCD.
This is the diffusion layer at the D end.
第4図は従来のパルスタイミング図である。FIG. 4 is a conventional pulse timing diagram.
φ1とφ2は2相駆動HCCDの駆動パルス、φ3は垂
直ブランキングパルスである。TIは1フイ一ルド期間
、T2は有効期間、T3は垂直ブランキング期間、T4
はHCOD駆動パルスの一部である。フォトダイオード
で発生した電荷のうち、信号電荷はVCCDによりT2
の期間にHCCD3に取り出され、不要電荷はT3の期
間にHCCD3に取り出される。HCCDに取り出され
た電荷は、φ1 とφ2のパルスにより、出力アンプか
ら読み出される。φ1 and φ2 are drive pulses for the two-phase drive HCCD, and φ3 is a vertical blanking pulse. TI is one field period, T2 is valid period, T3 is vertical blanking period, T4
is part of the HCOD drive pulse. Among the charges generated by the photodiode, the signal charge is transferred to T2 by VCCD.
The unnecessary charge is taken out to the HCCD 3 during the period T3, and the unnecessary charge is taken out to the HCCD 3 during the period T3. The charge taken out to the HCCD is read out from the output amplifier by pulses φ1 and φ2.
第5図は第4図のT4の期間の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the period T4 in FIG. 4.
2相駆動HCCDの場合、φIとφ2は互いに逆位相と
なっている。In the case of a two-phase drive HCCD, φI and φ2 are in opposite phases to each other.
第6図は、第3図のA−A’間の断面図及び第5図のt
lの時刻のポテンシャル図である。(a)は断面図であ
る。6はHCCDの転送チャネルの拡散層、7はHCC
Dの転送電極、8は出力アンプ部の拡散層、9は出力ア
ンプ部の拡散層8とHCCD3を分離する出力電極(以
下○Gゲートと略記)、10はHCCD3とHCCD端
の拡散層8を分盾する入力電極(以下IGゲートと略記
)である。FIG. 6 is a cross-sectional view between A-A' in FIG. 3 and t in FIG.
It is a potential diagram at time l. (a) is a sectional view. 6 is the diffusion layer of the HCCD transfer channel, 7 is the HCC
Transfer electrode D, 8 is a diffusion layer of the output amplifier section, 9 is an output electrode that separates the diffusion layer 8 of the output amplifier section and the HCCD 3 (hereinafter abbreviated as ○G gate), 10 is the diffusion layer 8 of the HCCD 3 and the end of the HCCD. This is a shielding input electrode (hereinafter abbreviated as IG gate).
V+ 、 V2 、 V3 、 V4 、φl、φ2は
、それぞれの電極または、拡散層に加えられる電圧であ
る。V+, V2, V3, V4, φl, and φ2 are voltages applied to each electrode or diffusion layer.
(b)は(a)に示す領域の半導体内のポテンシャル図
である。このポテンシャル図は、第5図のtlの時刻の
ポテンシャル図であり、V、 t V2V、、V、には
所定の電圧、φ1にはパルスの高い電圧、φ2にはパル
スの低い電圧が加わっている。11はHCCDS内の電
位の井戸にある電荷である。この2相駆動HCCDの場
合、(b)に示すように、ひとつの電極下の井戸に蓄え
られた電荷を、ひとつの単位として、出力アンプ部の拡
散層8に順次、取り出される。(b) is a potential diagram within the semiconductor in the region shown in (a). This potential diagram is a potential diagram at time tl in Figure 5, with a predetermined voltage applied to V, tV2V, , V, a high pulse voltage applied to φ1, and a low pulse voltage applied to φ2. There is. 11 is the charge in the potential well within the HCCDS. In the case of this two-phase drive HCCD, as shown in (b), the charges stored in the well under one electrode are sequentially taken out as one unit to the diffusion layer 8 of the output amplifier section.
第7図は垂直ブランキング期間T3における断面図及び
ポテンシャル図である。(a)は断面図、(す)はポテ
ンシャル図であり、VCCD2がらHCCD3に多量の
不要電荷が注入された場合の図である。12はHCCD
3からあふれた電荷である。FIG. 7 is a cross-sectional view and a potential diagram during the vertical blanking period T3. (a) is a cross-sectional view, and (b) is a potential diagram, in which a large amount of unnecessary charge is injected from the VCCD 2 to the HCCD 3. 12 is HCCD
This is the charge overflowing from 3.
VCCD2から多量に注入された電荷のうち、HCCD
からあふれた電荷12は自然に出力アンプ部の拡散層8
またはHCCD端の拡散層5に拡散し流れ出すが、大部
分は、φ1とφ2のポテンシャルにより作られた電位の
井戸に残っている。Among the large amount of charge injected from VCCD2, HCCD
The charge 12 overflowing from the
Alternatively, it diffuses into the diffusion layer 5 at the edge of the HCCD and flows out, but most of it remains in the potential well created by the potentials of φ1 and φ2.
電位の井戸にある電荷は垂直ブランキング期間T3の期
間に、HCCD3の駆動により、出力アンプの拡散層7
へと掃き出される。The charges in the potential well are transferred to the diffusion layer 7 of the output amplifier by driving the HCCD 3 during the vertical blanking period T3.
swept away.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記のような構成では、垂直ブランキン
グ期間に、電位の井戸に多量に残った電荷は、第6図(
b)に示すように、−度に運び出せる電荷量が限られて
いるために、多量にHCCDS内に残った不要電荷をす
べて掃き出すためには、長い時間が必要となる。したが
って、有効期間T2に比べ短い垂直ブランキング期間T
3内にすべてを掃き出しきれず、不要電荷の一部が有効
期間T2内に入り込んでしまい、モニター画面上に不要
電荷による偽りの信号が発生してしまう。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, a large amount of charge remaining in the potential well during the vertical blanking period is as shown in FIG.
As shown in b), since the amount of charge that can be carried out per time is limited, it takes a long time to sweep out all the unnecessary charges remaining in the HCCDS. Therefore, the vertical blanking period T is shorter than the effective period T2.
3, some of the unnecessary charges will enter the valid period T2, and a false signal due to the unnecessary charges will be generated on the monitor screen.
課題を解決するための手段
上記問題を解決するために、本発明の固体撮像装置の駆
動方法は、行列状に配列された複数個の光電変換素子と
前記光電変換素子で発生した電荷を転送する転送部を備
えた固体撮像装置において前記光電変換素子で発生した
電荷のうち、信号電荷とならない不要な電荷を前記転送
部を利用して、一転送方向または前記一転送方向とは逆
方向に掃き出す場合に、前記転送部の転送電極に加わる
転送電圧波形の全てが同時に同一方向の極性となる所定
の期間を有する駆動方法となっている。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention transfers charges generated in the photoelectric conversion elements to a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix. Among the charges generated in the photoelectric conversion element in a solid-state imaging device equipped with a transfer section, unnecessary charges that do not become signal charges are swept out in one transfer direction or in a direction opposite to the one transfer direction using the transfer section. In this case, the driving method has a predetermined period in which all the transfer voltage waveforms applied to the transfer electrodes of the transfer section have polarities in the same direction at the same time.
作用
この構成によって、HCCDa内の不要電荷の大部分は
、HCCD3からあふれ、電子の自然な拡散により高速
にHCCDa外に掃き出される。Effect: With this configuration, most of the unnecessary charges within HCCDa overflow from HCCD3 and are quickly swept out of HCCDa by natural diffusion of electrons.
HCCDS内に残される電荷は、HCCDS内のn形不
純物の濃度の違いにより発生する電位の井戸にある電荷
11のみとなり電荷量が少ないためHCCD3の駆動に
より不要電荷を掃き出す時間を、垂直ブランキング期間
内におさまるように短くできるため、不要電荷による偽
りの信号が、モニター画面上に現れなくすることができ
る。The charge remaining in the HCCDS is only the charge 11 in the potential well generated due to the difference in the concentration of n-type impurities in the HCCDS, and since the amount of charge is small, the vertical blanking period Since the length can be shortened to fit within the range, false signals due to unnecessary charges can be prevented from appearing on the monitor screen.
実施例
以下、本発明の実施例について、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駆動タイミン
グ図である。T5はHCCDの駆動パルスφ! 、φ2
が共に同電位となる期間、T6はHCCD内に残った不
要電荷をHCCDの駆動により、HCCD外へ掃き出す
期間である。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a drive timing chart in an embodiment of the present invention. T5 is the HCCD drive pulse φ! ,φ2
T6 is a period in which both the HCCD and the HCCD have the same potential, and the unnecessary charge remaining in the HCCD is swept out of the HCCD by driving the HCCD.
T5の期間φIとφ2はHCCD3の駆動パルスの低い
電位と等しいDC電位となっている。T6の期間は有効
期間T2と同様にφ1とφ2は互いに逆位相となってお
り、HCCDa内に残った不要電荷はHCCD3の駆動
により、出力アンプ部の拡散層8に掃き出す期間となっ
ている。During periods φI and φ2 of T5, the DC potential is equal to the low potential of the drive pulse of the HCCD 3. During the period T6, φ1 and φ2 are in opposite phases to each other like the valid period T2, and unnecessary charges remaining in the HCCDa are swept out to the diffusion layer 8 of the output amplifier section by driving the HCCD3.
第2図は第1図のT5の期間の断面図及びポテンシャル
図である。T5の期間φ!とφ2が同電位になると、H
CCDS内において発生する電位の井戸は、HCCD内
の電極下で果るn形不純物の濃度差による電位のみとな
る。したがって、電位の井戸にある電荷11が少なくな
り、大部分はHCODからあふれる電荷12となる。H
CCDからあふれる電荷13は、IGゲート9またはO
Gゲート10の下の最大電位が、HCCD3の各電極下
の最大電位以上にしておけば、HCCD3内の電位より
も高い電位となっている出力アンプ部の拡散層8または
HCCD端の拡散層5の自然に拡散し流れ出す。電荷の
自然に拡散する速度はHCCD3の駆動により電荷を運
ぶ速度よりも十分速いため、HCCD3の不要電荷の大
部分を占めるHCCDからあふれる電荷12は、−瞬に
してHCCD外に自然拡散してしまう。この時、HCC
D内に残っている不要電荷である電位の井戸にある電荷
11は、少ないため、不要電荷をHCCDの駆動により
HCCD外へ掃き出す期間T6を極端に短くすることが
できる。したがって、垂直ブランキング期間T3内に不
要電荷を全てHCCD外へ掃き出せるので、有効期間T
2に出力される信号に不要電荷が混入することがなく、
モニター画面上に発生する偽りの信号を防ぐことができ
る。FIG. 2 is a sectional view and a potential diagram of the period T5 in FIG. 1. T5 period φ! When and φ2 become the same potential, H
The potential well generated in the CCDS is only the potential due to the difference in concentration of n-type impurities under the electrodes in the HCCD. Therefore, the amount of charge 11 in the potential well decreases, and most of it becomes charge 12 overflowing from the HCOD. H
The charge 13 overflowing from the CCD is sent to the IG gate 9 or O
If the maximum potential under the G gate 10 is set higher than the maximum potential under each electrode of the HCCD 3, the diffusion layer 8 of the output amplifier section or the diffusion layer 5 at the end of the HCCD, which has a higher potential than the potential inside the HCCD 3, naturally diffuses and flows out. Since the speed at which charges naturally diffuse is sufficiently faster than the speed at which charges are transported by driving the HCCD 3, the charge 12 overflowing from the HCCD, which accounts for most of the unnecessary charges in the HCCD 3, spontaneously diffuses outside the HCCD in an instant. . At this time, HCC
Since the charge 11 in the potential well, which is the unnecessary charge remaining in D, is small, the period T6 during which the unnecessary charge is swept out of the HCCD by driving the HCCD can be extremely shortened. Therefore, since all unnecessary charges can be swept out of the HCCD within the vertical blanking period T3, the effective period T
No unnecessary charge is mixed into the signal output to 2,
It can prevent false signals appearing on the monitor screen.
第2図において、HCCDの駆動パルスφ1φ2が共に
同電位となる期間T5は、φ1とφ2は共にHCCD3
の駆動パルスの低い電位と等しいDC電位となっている
が、この場合、HCODの転送電極6の下の半導体内の
電位が低くなっているため、VCCD2から転送されて
きた不要電荷がVCCD2側へ逆流することもある。そ
こで、T5の期間φ1とφ2を共にHCCD3の駆動パ
ルスの高い電位にするとVCCD2への電荷の逆流を防
ぐ上で、より効果がある。この時、IGゲート9または
OGゲート10の下最大電位は、HCCD3の各電極下
の最大電位以上にしておく必要がある。In FIG. 2, during the period T5 in which the HCCD drive pulses φ1φ2 are both at the same potential, φ1 and φ2 are both at the HCCD3.
The DC potential is equal to the low potential of the drive pulse of the HCOD, but in this case, the potential inside the semiconductor under the transfer electrode 6 of the HCOD is low, so the unnecessary charge transferred from the VCCD2 is transferred to the VCCD2 side. It may also flow backwards. Therefore, setting both the periods φ1 and φ2 of T5 to a high potential of the drive pulse of the HCCD 3 is more effective in preventing the backflow of charges to the VCCD 2. At this time, the maximum potential below the IG gate 9 or OG gate 10 needs to be higher than the maximum potential below each electrode of the HCCD 3.
また第2図のTr、の期間にφ■とφ2は共にDC電位
となっているが、φ1とφ2が同相のパルスであっても
同様の効果がある。Further, although both φ■ and φ2 are at DC potential during the period Tr in FIG. 2, the same effect can be obtained even if φ1 and φ2 are pulses in the same phase.
本発明の実施例においては、HCCD3に入った不要な
電荷をHCCDS外に掃き出す場合の例であるが、VC
CD2に入った不要な電荷をVCCDZ外に掃き出す場
合にも、VCCD2の転送電極の電位をHCCD3の電
極と同様にすることで、不要電荷をVCCD2がら掃き
出す期間を短縮することができる。たとえば、VCCD
2内のスミア信号の掃き出しを行う場合や、電子シャッ
ター駆動を行う時の不要電荷を掃き出す場合などに、極
めて大きな効果がある。In the embodiment of the present invention, the unnecessary charges that have entered the HCCD3 are swept out of the HCCDS, but the VC
Even when unnecessary charges that have entered the CD2 are swept out of the VCCDZ, by making the potential of the transfer electrode of the VCCD2 similar to that of the electrode of the HCCD3, the period during which unnecessary charges are swept out of the VCCD2 can be shortened. For example, VCCD
This is extremely effective when sweeping out smear signals in the 2nd drive or sweeping out unnecessary charges when driving an electronic shutter.
発明の効果
以上のように、本発明は、垂直ブランキング期間T3内
にHCCD3の駆動パルスφ1とφ2が共に同電位とな
る期間T5と設けることにより、HCCD3に入り込ん
だ不要な電荷の大部分をHCCD3からあふれる電荷1
2とできる。Effects of the Invention As described above, the present invention eliminates most of the unnecessary charges that have entered the HCCD 3 by providing a period T5 in which the drive pulses φ1 and φ2 of the HCCD 3 are both at the same potential within the vertical blanking period T3. Charge 1 overflowing from HCCD3
It can be done with 2.
HCCD3からあふれる電荷12は、電荷は低い電位の
所から高い電位へと自然に拡散する原理を利用して、H
CCD3より高い電位の領域に高速に掃き出すことによ
り、不要電荷の掃き出し期間を垂直ブランキング期間内
におさめることができ、その実用的効果は大なるものが
ある。The charge 12 overflowing from the HCCD 3 is transferred to H using the principle that charge naturally diffuses from a low potential to a high potential.
By quickly sweeping out unnecessary charges to a region with a higher potential than the CCD 3, the period during which unnecessary charges are swept out can be kept within the vertical blanking period, which has a great practical effect.
第1図は本発明の実施例における駆動タイミング図、第
2図は第1図のT5の期間の断面図及びポテンシャル図
、第3図はIT−CCDの全体構成図、第4図は従来の
パルスタイミング図、第5図は第4図のT4の期間の拡
大図、第6図は第3図の断面図及びポテンシャル図、第
7図は垂直ブランキング期間の断面図である。
1・・・・・・光電変換素子、2・・・・・・垂直転送
C0D(VCCD)、3−・−・・−水平転送CCD
(HCCD)、4・・・・・・出力アンプ部、5・・・
・・・HCCD端の拡散層、6・・・・・・HCCDの
転送チャネルの拡散層、7・・・・・・HCCDの転送
電極、8・・・・・・出力アンプ部の拡散層、9・・・
・・・出力電極(OGゲート)、10・・・・・・入力
電極(IGアゲート、II・・・・・・HCCD内の電
位の井戸にある電荷、12・・・・・・HCCDからあ
ふれる電荷。Fig. 1 is a drive timing diagram in an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view and potential diagram during the period T5 in Fig. 1, Fig. 3 is an overall configuration diagram of the IT-CCD, and Fig. 4 is a diagram of the conventional 5 is an enlarged view of the period T4 in FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view and potential diagram of FIG. 3, and FIG. 7 is a sectional view of the vertical blanking period. 1...Photoelectric conversion element, 2...Vertical transfer C0D (VCCD), 3-...-Horizontal transfer CCD
(HCCD), 4... Output amplifier section, 5...
... Diffusion layer at the end of HCCD, 6 ... Diffusion layer of transfer channel of HCCD, 7 ... Transfer electrode of HCCD, 8 ... Diffusion layer of output amplifier section, 9...
...Output electrode (OG gate), 10...Input electrode (IG agate, II...Charge in the potential well in the HCCD, 12...Overflowing from the HCCD charge.
Claims (3)
光電変換素子で発生した電荷を転送する転送部を備えた
固体撮像装置において、前記光電変換素子で発生した電
荷を前記転送部を利用して、一転送方向または前記一転
送方向とは逆方向に掃き出す場合に、前記転送部の転送
電極に加わる転送電圧波形の全てが同時に同一方向の極
性となる所定の期間を有することを特徴とする固体撮像
装置の駆動方法。(1) In a solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix and a transfer section that transfers charges generated by the photoelectric conversion elements, the charges generated by the photoelectric conversion elements are transferred to the transfer section. When sweeping in one transfer direction or in a direction opposite to the one transfer direction using A driving method for a solid-state imaging device.
信号電荷にとって電位の高い極性を持つ所定の期間を有
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体
撮像装置の駆動方法。(2) All of the transfer voltage waveforms applied to the transfer electrodes are simultaneously
2. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the signal charge has a predetermined period in which the potential has a high polarity.
域と、一転送方向の端の電極または前記転送方向とは逆
方向の端の電極の間に分離電極がある場合、前記転送電
極に加わる転送電圧波形の全てが同時に同一方向の極性
となる所定の期間に、前記分離電極下の最大電位が、そ
れぞれの前記転送電極下の最大電位以上となる電圧を前
記分離電極が持つことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の固体撮像装置の駆動方法。(3) If there is a separation electrode between the area where the charges swept out using the transfer electrode are collected and the electrode at the end in one transfer direction or the electrode at the end in the opposite direction to the transfer direction, the transfer electrode The separation electrode has a voltage such that the maximum potential under the separation electrode is equal to or higher than the maximum potential under each of the transfer electrodes during a predetermined period in which all of the transfer voltage waveforms applied to the transfer voltage waveforms have polarities in the same direction at the same time. Characteristic claim 1
A method for driving a solid-state imaging device according to section 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63319123A JPH02164185A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Drive method for solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63319123A JPH02164185A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Drive method for solid-state image pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02164185A true JPH02164185A (en) | 1990-06-25 |
Family
ID=18106720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63319123A Pending JPH02164185A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Drive method for solid-state image pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02164185A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5933980A (en) * | 1982-08-20 | 1984-02-24 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Driving method of inter-line transfer ccd |
JPS6369267A (en) * | 1986-09-11 | 1988-03-29 | Toshiba Corp | Solid-state image sensing device |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63319123A patent/JPH02164185A/en active Pending
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