JPH06261254A - 固体撮像素子の駆動装置 - Google Patents
固体撮像素子の駆動装置Info
- Publication number
- JPH06261254A JPH06261254A JP5046584A JP4658493A JPH06261254A JP H06261254 A JPH06261254 A JP H06261254A JP 5046584 A JP5046584 A JP 5046584A JP 4658493 A JP4658493 A JP 4658493A JP H06261254 A JPH06261254 A JP H06261254A
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- photoelectric conversion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、光電変換素子の蓄積電荷の最大値
を低下させることなく、ブルーミング抑圧力を高めるこ
とができる固体撮像素子の駆動装置を提供することを目
的としている。 【構成】複数の光電変換素子と、この複数の光電変換素
子にそれぞれ蓄積された電荷が転送される垂直転送素子
と、印加される電圧レベルに応じて光電変換素子に蓄積
された過剰電荷が垂直転送素子に移動されることを抑圧
するオーバーフロードレインとを備えた固体撮像素子に
おいて、光電変換素子に対する電荷蓄積期間と該電荷蓄
積期間以外の期間とで、オーバーフロードレインに印加
する電圧レベルを変化させるようにしている。
を低下させることなく、ブルーミング抑圧力を高めるこ
とができる固体撮像素子の駆動装置を提供することを目
的としている。 【構成】複数の光電変換素子と、この複数の光電変換素
子にそれぞれ蓄積された電荷が転送される垂直転送素子
と、印加される電圧レベルに応じて光電変換素子に蓄積
された過剰電荷が垂直転送素子に移動されることを抑圧
するオーバーフロードレインとを備えた固体撮像素子に
おいて、光電変換素子に対する電荷蓄積期間と該電荷蓄
積期間以外の期間とで、オーバーフロードレインに印加
する電圧レベルを変化させるようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばビデオカメラ
や電子スチルカメラ等の撮像装置に使用される固体撮像
素子の駆動装置に関する。
や電子スチルカメラ等の撮像装置に使用される固体撮像
素子の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、首記の如き撮像装置で
は、撮影した被写体の光学像を固体撮像素子を介して電
気的な画像信号に変換するようにしている。この場合、
固体撮像素子としては、例えばＩＴ（インターライン・
トランスファ）−ＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバ
イス）やＦＩＴ（フレーム・インターライン・トランス
ファ）−ＣＣＤ等が広く用いられている。
は、撮影した被写体の光学像を固体撮像素子を介して電
気的な画像信号に変換するようにしている。この場合、
固体撮像素子としては、例えばＩＴ（インターライン・
トランスファ）−ＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバ
イス）やＦＩＴ（フレーム・インターライン・トランス
ファ）−ＣＣＤ等が広く用いられている。
【０００３】図３は、このようなＩＴ−ＣＣＤやＦＩＴ
−ＣＣＤ等の固体撮像素子における画素の断面構造を示
している。すなわち、遮蔽膜１１の一部に形成された開
口部１２から取り込まれた光は、光電変換素子としての
フォトダイオード１３で光電変換され電荷として蓄積さ
れる。このフォトダイオード１３の周囲には、ｐウェル
１４と、オーバーフロードレインＯＦＤとなるｎ型基盤
１５と、垂直転送素子となる埋め込みチャネル１６と、
読み出し電極１７とが配置されている。
−ＣＣＤ等の固体撮像素子における画素の断面構造を示
している。すなわち、遮蔽膜１１の一部に形成された開
口部１２から取り込まれた光は、光電変換素子としての
フォトダイオード１３で光電変換され電荷として蓄積さ
れる。このフォトダイオード１３の周囲には、ｐウェル
１４と、オーバーフロードレインＯＦＤとなるｎ型基盤
１５と、垂直転送素子となる埋め込みチャネル１６と、
読み出し電極１７とが配置されている。
【０００４】そして、この読み出し電極１７に電圧を与
えることにより、ダイオード１３に蓄積された電荷が埋
め込みチャネル１６に転送されて取り出される。この場
合、高輝度の入射光によりフォトダイオード１３に過剰
な電荷が蓄積したときには、ｎ型基盤１５に電圧Ｖofd
を与えることにより、過剰電荷が埋め込みチャネル１６
に溢れ出す、いわゆるブルーミングの発生を抑圧するこ
とができる。このブルーミングの抑圧力は、電圧Ｖofd
を高くするほど大きくなる。
えることにより、ダイオード１３に蓄積された電荷が埋
め込みチャネル１６に転送されて取り出される。この場
合、高輝度の入射光によりフォトダイオード１３に過剰
な電荷が蓄積したときには、ｎ型基盤１５に電圧Ｖofd
を与えることにより、過剰電荷が埋め込みチャネル１６
に溢れ出す、いわゆるブルーミングの発生を抑圧するこ
とができる。このブルーミングの抑圧力は、電圧Ｖofd
を高くするほど大きくなる。
【０００５】図４は、図３に示した画素構造における断
面Ａ−Ｂ−Ｃ方向の各部のポテンシャルを示すもので、
図４（ａ）は電圧Ｖofd が規定値（ＶofdL）の場合を示
し、図４（ｂ）は電圧Ｖofd が規定値（ＶofdL）よりも
高い（ＶofdH）場合を示している。まず、図４（ａ）の
場合、フォトダイオード１３のポテンシャル１８と、こ
のポテンシャル１８とオーバーフロードレインＯＦＤの
ポテンシャル１９との間の障壁のポテンシャル２０との
差が、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値（飽和
量Ｖsat0）となる。なお、この障壁のポテンシャル２０
は、フォトダイオード１３のポテンシャル１８と埋め込
みチャネル１６のポテンシャル２１との間の障壁のポテ
ンシャル２２よりも高くなるように設定されている。
面Ａ−Ｂ−Ｃ方向の各部のポテンシャルを示すもので、
図４（ａ）は電圧Ｖofd が規定値（ＶofdL）の場合を示
し、図４（ｂ）は電圧Ｖofd が規定値（ＶofdL）よりも
高い（ＶofdH）場合を示している。まず、図４（ａ）の
場合、フォトダイオード１３のポテンシャル１８と、こ
のポテンシャル１８とオーバーフロードレインＯＦＤの
ポテンシャル１９との間の障壁のポテンシャル２０との
差が、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値（飽和
量Ｖsat0）となる。なお、この障壁のポテンシャル２０
は、フォトダイオード１３のポテンシャル１８と埋め込
みチャネル１６のポテンシャル２１との間の障壁のポテ
ンシャル２２よりも高くなるように設定されている。
【０００６】一方、図４（ｂ）に示すように、オーバー
フロードレインＯＦＤのポテンシャル１９が高い場合に
は、フォトダイオード１３の過剰な電荷がオーバーフロ
ードレインＯＦＤに流れ易くなるので、ブルーミングの
抑圧力を高くすることができる。ところが、この場合に
は、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値は、Ｖsa
t1に示すように小さくなる。
フロードレインＯＦＤのポテンシャル１９が高い場合に
は、フォトダイオード１３の過剰な電荷がオーバーフロ
ードレインＯＦＤに流れ易くなるので、ブルーミングの
抑圧力を高くすることができる。ところが、この場合に
は、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値は、Ｖsa
t1に示すように小さくなる。
【０００７】ここで、図５（ａ）は、この固体撮像素子
の駆動タイミングを示している。まず、時刻Ｔ１のタイ
ミングで読み出し電極１７に不要電荷リセットパルス２
３を与えることにより、フォトダイオード１３に蓄積さ
れた不要電荷を埋め込みチャネル１６に転送する。この
埋め込みチャネル１６に転送された不要電荷は、不要電
荷掃き出し期間に埋め込みチャネル１６を駆動すること
により、順次転送されて外部に掃き出される。
の駆動タイミングを示している。まず、時刻Ｔ１のタイ
ミングで読み出し電極１７に不要電荷リセットパルス２
３を与えることにより、フォトダイオード１３に蓄積さ
れた不要電荷を埋め込みチャネル１６に転送する。この
埋め込みチャネル１６に転送された不要電荷は、不要電
荷掃き出し期間に埋め込みチャネル１６を駆動すること
により、順次転送されて外部に掃き出される。
【０００８】時刻Ｔ１でフォトダイオード１３に蓄積さ
れた不要電荷が埋め込みチャネル１６に転送された直後
から、フォトダイオード１３には信号電荷が蓄積され
る。そして、フォトダイオード１３に蓄積された信号電
荷は、時刻Ｔ２のタイミングで読み出し電極１７に信号
電荷移動パルス２４が与えられることで埋め込みチャネ
ル１６に転送される。すなわち、時刻Ｔ１からＴ２まで
の期間が、フォトダイオード１３への信号電荷の蓄積期
間となっている。その後、埋め込みチャネル１６に転送
された信号電荷は、読み出し期間に埋め込みチャネル１
６を駆動することにより、順次転送されて外部に導出さ
れる。
れた不要電荷が埋め込みチャネル１６に転送された直後
から、フォトダイオード１３には信号電荷が蓄積され
る。そして、フォトダイオード１３に蓄積された信号電
荷は、時刻Ｔ２のタイミングで読み出し電極１７に信号
電荷移動パルス２４が与えられることで埋め込みチャネ
ル１６に転送される。すなわち、時刻Ｔ１からＴ２まで
の期間が、フォトダイオード１３への信号電荷の蓄積期
間となっている。その後、埋め込みチャネル１６に転送
された信号電荷は、読み出し期間に埋め込みチャネル１
６を駆動することにより、順次転送されて外部に導出さ
れる。
【０００９】そして、このような一連の動作の間、オー
バーフロードレインＯＦＤに印加される電圧Ｖofd は、
図５（ｂ）に示すように、規定値ＶofdLに固定されてい
る。このオーバーフロードレインＯＦＤに印加する電圧
Ｖofd は、上述したように、高くするほど固体撮像素子
のブルーミング抑圧能力を向上させることができる反
面、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値を小さく
してしまい、その結果ダイナミックレンジを低下させて
しまうという問題が生じている。
バーフロードレインＯＦＤに印加される電圧Ｖofd は、
図５（ｂ）に示すように、規定値ＶofdLに固定されてい
る。このオーバーフロードレインＯＦＤに印加する電圧
Ｖofd は、上述したように、高くするほど固体撮像素子
のブルーミング抑圧能力を向上させることができる反
面、フォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値を小さく
してしまい、その結果ダイナミックレンジを低下させて
しまうという問題が生じている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、固体撮
像素子の従来の駆動手段では、オーバーフロードレイン
に印加する電圧を高くするほど、固体撮像素子のブルー
ミング抑圧能力を向上させるが、光電変換素子の蓄積電
荷の最大値が小さくなりダイナミックレンジが低下する
という問題を有している。
像素子の従来の駆動手段では、オーバーフロードレイン
に印加する電圧を高くするほど、固体撮像素子のブルー
ミング抑圧能力を向上させるが、光電変換素子の蓄積電
荷の最大値が小さくなりダイナミックレンジが低下する
という問題を有している。
【００１１】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、光電変換素子の蓄積電荷の最大値を低下
させることなく、ブルーミング抑圧力を高めることがで
きる極めて良好な固体撮像素子の駆動装置を提供するこ
とを目的とする。
されたもので、光電変換素子の蓄積電荷の最大値を低下
させることなく、ブルーミング抑圧力を高めることがで
きる極めて良好な固体撮像素子の駆動装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
素子の駆動装置は、複数の光電変換素子と、この複数の
光電変換素子にそれぞれ蓄積された電荷が転送される垂
直転送素子と、印加される電圧レベルに応じて光電変換
素子に蓄積された過剰電荷が垂直転送素子に移動される
ことを抑圧するオーバーフロードレインとを備えた固体
撮像素子を対象としている。そして、光電変換素子に対
する電荷蓄積期間と該電荷蓄積期間以外の期間とで、オ
ーバーフロードレインに印加する電圧レベルを変化させ
るようにしたものである。
素子の駆動装置は、複数の光電変換素子と、この複数の
光電変換素子にそれぞれ蓄積された電荷が転送される垂
直転送素子と、印加される電圧レベルに応じて光電変換
素子に蓄積された過剰電荷が垂直転送素子に移動される
ことを抑圧するオーバーフロードレインとを備えた固体
撮像素子を対象としている。そして、光電変換素子に対
する電荷蓄積期間と該電荷蓄積期間以外の期間とで、オ
ーバーフロードレインに印加する電圧レベルを変化させ
るようにしたものである。
【００１３】
【作用】上記のような構成によれば、光電変換素子に対
する電荷蓄積期間よりも該電荷蓄積期間以外の期間で、
光電変換素子に蓄積された過剰電荷の垂直転送素子への
移動の抑圧力が高くなるように、オーバーフロードレイ
ンに印加する電圧レベルを変化させることにより、光電
変換素子の蓄積電荷の最大値を低下させることなく、ブ
ルーミング抑圧力を高めることができるようになる。
する電荷蓄積期間よりも該電荷蓄積期間以外の期間で、
光電変換素子に蓄積された過剰電荷の垂直転送素子への
移動の抑圧力が高くなるように、オーバーフロードレイ
ンに印加する電圧レベルを変化させることにより、光電
変換素子の蓄積電荷の最大値を低下させることなく、ブ
ルーミング抑圧力を高めることができるようになる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１において、固体撮像素子２
５は、駆動回路２６で生成される各種の駆動パルスによ
って、先に図５で説明したように駆動される。この駆動
回路２６で生成される各種駆動パルスのうち不要電荷リ
セットパルス２３と信号電荷移動パルス２４とは、スイ
ッチ回路２７に供給されている。このスイッチ回路２７
には、固体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦ
Ｄに与えるための電圧Ｖofd として、規定値レベルＶof
dLと規定値ＶofdLよりも高いレベルＶofdHとが印加され
ている。
照して詳細に説明する。図１において、固体撮像素子２
５は、駆動回路２６で生成される各種の駆動パルスによ
って、先に図５で説明したように駆動される。この駆動
回路２６で生成される各種駆動パルスのうち不要電荷リ
セットパルス２３と信号電荷移動パルス２４とは、スイ
ッチ回路２７に供給されている。このスイッチ回路２７
には、固体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦ
Ｄに与えるための電圧Ｖofd として、規定値レベルＶof
dLと規定値ＶofdLよりも高いレベルＶofdHとが印加され
ている。
【００１５】そして、このスイッチ回路２７は、駆動回
路２６から不要電荷リセットパルス２３が供給された状
態で、規定値電圧ＶofdLを固体撮像素子２５のオーバー
フロードレインＯＦＤに与えるように切り替えられ、駆
動回路２６から信号電荷移動パルス２４が供給された状
態で、規定値以上の電圧ＶofdHを固体撮像素子２５のオ
ーバーフロードレインＯＦＤに与えるように切り替えら
れる。
路２６から不要電荷リセットパルス２３が供給された状
態で、規定値電圧ＶofdLを固体撮像素子２５のオーバー
フロードレインＯＦＤに与えるように切り替えられ、駆
動回路２６から信号電荷移動パルス２４が供給された状
態で、規定値以上の電圧ＶofdHを固体撮像素子２５のオ
ーバーフロードレインＯＦＤに与えるように切り替えら
れる。
【００１６】このような構成によれば、図２（ａ）に示
すように、固体撮像素子２５のフォトダイオード１３へ
の信号電荷の蓄積期間に、同図（ｂ）に示すように、固
体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦＤに規定
値電圧ＶofdLが与えられ、電荷蓄積期間以外の期間に、
固体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦＤに規
定値以上の電圧ＶofdHが与えられることになる。このた
め、フォトダイオード１３に信号電荷を蓄積していると
きは、十分なフォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値
を得ることができ、高いダイナミックレンジが得られ、
信号電荷を埋め込みチャネル１６に転送した後は、ブル
ーミングの抑圧力を高めることができるようになる。な
お、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
すように、固体撮像素子２５のフォトダイオード１３へ
の信号電荷の蓄積期間に、同図（ｂ）に示すように、固
体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦＤに規定
値電圧ＶofdLが与えられ、電荷蓄積期間以外の期間に、
固体撮像素子２５のオーバーフロードレインＯＦＤに規
定値以上の電圧ＶofdHが与えられることになる。このた
め、フォトダイオード１３に信号電荷を蓄積していると
きは、十分なフォトダイオード１３の蓄積電荷の最大値
を得ることができ、高いダイナミックレンジが得られ、
信号電荷を埋め込みチャネル１６に転送した後は、ブル
ーミングの抑圧力を高めることができるようになる。な
お、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
光電変換素子の蓄積電荷の最大値を低下させることな
く、ブルーミング抑圧力を高めることができる極めて良
好な固体撮像素子の駆動装置を提供することができる。
光電変換素子の蓄積電荷の最大値を低下させることな
く、ブルーミング抑圧力を高めることができる極めて良
好な固体撮像素子の駆動装置を提供することができる。
【図１】この発明に係る固体撮像素子の駆動装置の一実
施例を示すブロック構成図。
施例を示すブロック構成図。
【図２】同実施例の動作を説明するために示すタイミン
グ図。
グ図。
【図３】固体撮像素子の画素の断面構造を示す図。
【図４】同画素構造における各部のポテンシャルを示す
図。
図。
【図５】同固体撮像素子の駆動タイミングを説明するた
めに示す図。
めに示す図。
１１…遮蔽膜、１２…開口部、１３…フォトダイオー
ド、１４…ｐウェル、１５…ｎ型基盤、１６…埋め込み
チャネル、１７…読み出し電極、１８〜２２…ポテンシ
ャル、２３…不要電荷リセットパルス、２４…信号電荷
移動パルス、２５…固体撮像素子、２６…駆動回路、２
７…スイッチ回路。
ド、１４…ｐウェル、１５…ｎ型基盤、１６…埋め込み
チャネル、１７…読み出し電極、１８〜２２…ポテンシ
ャル、２３…不要電荷リセットパルス、２４…信号電荷
移動パルス、２５…固体撮像素子、２６…駆動回路、２
７…スイッチ回路。
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の光電変換素子と、この複数の光電
変換素子にそれぞれ蓄積された電荷が転送される垂直転
送素子と、印加される電圧レベルに応じて前記光電変換
素子に蓄積された過剰電荷が前記垂直転送素子に移動さ
れることを抑圧するオーバーフロードレインとを備えた
固体撮像素子において、前記光電変換素子に対する電荷
蓄積期間と該電荷蓄積期間以外の期間とで、前記オーバ
ーフロードレインに印加する電圧レベルを変化させる制
御手段を具備してなることを特徴とする固体撮像素子の
駆動装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記光電変換素子に対
する電荷蓄積期間よりも該電荷蓄積期間以外の期間で、
前記光電変換素子に蓄積された過剰電荷の前記垂直転送
素子への移動の抑圧力が高くなるように、前記オーバー
フロードレインに印加する電圧レベルを変化させること
を特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046584A JPH06261254A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体撮像素子の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046584A JPH06261254A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体撮像素子の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261254A true JPH06261254A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12751357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5046584A Pending JPH06261254A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体撮像素子の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06261254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423349B1 (ko) * | 2000-10-05 | 2004-03-18 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | 이미지 센서 |
| US9743022B2 (en) | 2014-10-07 | 2017-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors and related methods and electronic devices |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5046584A patent/JPH06261254A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423349B1 (ko) * | 2000-10-05 | 2004-03-18 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | 이미지 센서 |
| US9743022B2 (en) | 2014-10-07 | 2017-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors and related methods and electronic devices |
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