JPH0775404B2 - Driving method for solid-state imaging device - Google Patents

Driving method for solid-state imaging device

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JPH0775404B2
JPH0775404B2 JP1096712A JP9671289A JPH0775404B2 JP H0775404 B2 JPH0775404 B2 JP H0775404B2 JP 1096712 A JP1096712 A JP 1096712A JP 9671289 A JP9671289 A JP 9671289A JP H0775404 B2 JPH0775404 B2 JP H0775404B2
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overflow drain
potential
channel region
solid
period
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栄一郎 東
利宏 板垣
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はCCD固体撮像素子の駆動方法に係り、特に固体
撮像素子の撮像部の光電荷の排出駆動に関する。
The present invention relates to a method for driving a CCD solid-state image pickup device, and more particularly to driving for discharging photocharges from an image pickup section of the solid-state image pickup device.

(ロ) 従来の技術 従来、CCD固体撮像素子を用いた撮像装置に於いては、C
CDの動作原理を活用して電子的に露光制御を行うことが
考えられている。このような露光制御方法は、例えば特
開昭63−24764号公報に開示されている如く、垂直走査
期間毎の光電変換期間の途中でそれまで撮像部に蓄積し
た光電荷を転送排出し、残余の光電変換期間に光電変換
して得た光電荷を蓄積するように構成されており、光電
荷の排出のタイミングの変更に依って光電変換期間が伸
縮されるものである。
(B) Conventional technology Conventionally, in the image pickup device using the CCD solid-state image pickup device,
It is considered to electronically control exposure by utilizing the operating principle of CD. Such an exposure control method, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-24764, transfers and discharges the photocharges accumulated in the image pickup unit in the middle of the photoelectric conversion period for each vertical scanning period, and leaves the residual charge. The photoelectric conversion period is expanded and contracted according to the change of the discharge timing of the photoelectric charges.

第6図は上述の如き露光制御を実施する際のブロック図
であり、第7図はこれに用いるフレームトランスファ型
CCDの模式図である。
FIG. 6 is a block diagram when the above-described exposure control is executed, and FIG. 7 is a frame transfer type used for this.
It is a schematic diagram of CCD.

フレームトランスファ型のCCD固体撮像素子(1)は、
第7図に示す如く撮像部(I)、蓄積部(S)及び水平
転送部(H)からなるもので、撮像部(I)で得られる
光電荷は、映像情報として一旦蓄積部(S)に転送蓄積
され、蓄積部(S)から水平転送部(H)を介し、出力
部(F)で電圧値に変換されて映像信号X(t)として出力
される。この映像信号X(t)は、信号処理回路(2)でサ
ンプルホールド、ガンマ補正等の処理が施され、ビデオ
信号Y(t)として外部機器に出力される。
The frame transfer CCD solid-state image sensor (1) is
As shown in FIG. 7, it comprises an image pickup section (I), a storage section (S) and a horizontal transfer section (H). Is stored in the storage unit (S) and is then converted from the storage unit (S) through the horizontal transfer unit (H) into a voltage value in the output unit (F) and output as a video signal X (t) . The video signal X (t) is subjected to processing such as sample hold and gamma correction in the signal processing circuit (2), and is output to an external device as a video signal Y (t) .

一方、CCD(1)はパルス駆動されるものであり、撮像
部(I)には順方向転送クロックφ或いは逆方向転送
クロックφが供給され、蓄積部(S)及び水平転送部
(H)には、蓄積転送クロックφ及び水平転送クロッ
クφが夫々供給される。即ち、逆方向転送クロックφ
に依って、撮像部(I)の光電荷を蓄積部(S)とは
逆の方向(図中に破線で示す)に転送し、蓄積部(S)
と対向する側に設けられた排出ドレイン(D)に排出し
た後、所定の期間撮像部(I)に光電荷を蓄積し、この
光電荷を順方向転送クロックφに依って蓄積部(S)
へ(図中に実線で示す)転送する。そして、蓄積転送ク
ロックφに依って蓄積部(S)から水平ライン毎に水
平転送部(H)に光電荷が転送され、さらに水平転送部
クロックφに依って水平転送部(H)から出力部
(F)に転送される。
On the other hand, the CCD (1) is pulse-driven, the forward transfer clock φ F or the reverse transfer clock φ B is supplied to the image pickup unit (I), and the storage unit (S) and horizontal transfer unit (H) ) Is supplied with the storage transfer clock φ S and the horizontal transfer clock φ H, respectively . That is, the reverse transfer clock φ
Depending on B , the photocharge of the image pickup section (I) is transferred in the direction opposite to the storage section (S) (indicated by a broken line in the figure), and the storage section (S) is transferred.
After being discharged to the discharge drain (D) provided on the side opposite to, the photocharge is accumulated in the imaging unit (I) for a predetermined period, and the photocharge is accumulated in the accumulation unit (S) according to the forward transfer clock φ F. )
To (indicated by the solid line in the figure). Then, photocharges are transferred from the storage unit (S) to the horizontal transfer unit (H) for each horizontal line according to the storage transfer clock φ S , and further from the horizontal transfer unit (H) according to the horizontal transfer unit clock φ H. It is transferred to the output unit (F).

上述の順方向転送クロックφ及び逆方向転送クロック
φは、夫々読出クロック発生回路(3)及び排出クロ
ック発生回路(4)で作成されるもので、これらクロッ
ク発生回路(3)(4)には読出タイミング信号FT及び
排出タイミング信号BTが読出タイミング制御回路(5)
及び排出タイミング制御回路(6)から供給される。ま
た、露光量判定回路(7)は、CCD(1)から得られる
映像信号X(t)の露光量を検知し、この露光量が適正範囲
以上であれば露光抑制信号CLOSE、適正範囲以下であれ
ば露光促進信号OPENを排出タイミング制御回路(6)に
与える。そして、排出タイミング制御回路(6)は、露
光抑制信号CLOSE、露光促進信号OPENに従って光電荷の
排出タイミングを設定する。
The forward transfer clock φ F and the reverse transfer clock φ B described above are generated by the read clock generation circuit (3) and the discharge clock generation circuit (4), respectively, and these clock generation circuits (3) and (4) are used. The read timing signal FT and the discharge timing signal BT are stored in the read timing control circuit (5).
And the discharge timing control circuit (6). Further, the exposure amount determination circuit (7) detects the exposure amount of the video signal X (t) obtained from the CCD (1), and if this exposure amount is above the proper range, the exposure suppression signal CLOSE, below the proper range If there is, an exposure promotion signal OPEN is given to the discharge timing control circuit (6). Then, the discharge timing control circuit (6) sets the discharge timing of the photocharge according to the exposure suppression signal CLOSE and the exposure promotion signal OPEN.

第8図は第6図の動作を示すタイミング図である。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of FIG.

読出タイミング信号FTは、垂直走査信号VDのブランキン
グ期間毎の所定のタイミングにタイミングパルス イを
有し、このタイミングパルスの入力で読出クロック発生
回路(5)がクロックパルス ロを発生する。従って、
順方向転送クロックφは、垂直走査信号VDのブランキ
ング期間中にクロックパルス ロを発生し、CCD(1)
の撮像部(I)の光電荷がブランキング期間中に蓄積部
(S)に転送される。
The read timing signal FT has a timing pulse at a predetermined timing for each blanking period of the vertical scanning signal VD, and the read clock generating circuit (5) generates a clock pulse at the input of this timing pulse. Therefore,
The forward transfer clock φ F generates a clock pulse during the blanking period of the vertical scanning signal VD, and CCD (1)
The photocharges of the image pickup unit (I) are transferred to the storage unit (S) during the blanking period.

一方、排出タイミング信号BTは、CCD(1)の露光量に
応じたタイミングにタイミングパルス ハを有し、この
タイミングパルスに従って排出駆動のためのクロックパ
ルス ニが発生する。即ち、排出タイミング信号BTのタ
イミングパルスは、露光量判定回路(7)の出力する露
光抑制信号COLSEに依ってタイミングが遅らせられ、露
光促進信号OPENに依って早められるように構成されてお
り、排出駆動が完了してから読出駆動の始まるまでの期
間に設定される光電変換期間Eは、CCD(1)の露光量
に応じて伸縮制御される。
On the other hand, the discharge timing signal BT has a timing pulse C at a timing corresponding to the exposure amount of the CCD (1), and a clock pulse D for discharge driving is generated according to this timing pulse. That is, the timing pulse of the ejection timing signal BT is configured such that the timing is delayed by the exposure suppression signal COLSE output from the exposure amount determination circuit (7) and is advanced by the exposure promotion signal OPEN. The photoelectric conversion period E, which is set during the period from the completion of driving to the start of reading driving, is expanded / contracted according to the exposure amount of the CCD (1).

(ハ) 発明が解決しようとする課題 上述のCCD(1)に於いては、撮像部(I)の光電荷を
排出している期間中にも蓄積部(S)の光電荷を順次転
送出力しているため、逆方向転送クロックφのクロッ
クパルスに依るノイズが蓄積部(S)から転送出力され
る光電荷に重畳する問題がある。そこで、そのクロック
パルスを水平走査信号HDのブランキング期間内に収めれ
ばノイズの重畳を防止できるが、垂直方向の画素数の多
いCCDに於いては、撮像部(I)の光電荷を全て排出せ
しめるために少なくとも数H時間(1Hは1水平走査期
間)必要であり排出駆動のクロックパルスを水平走査信
号HDのブランキング期間内に収めることは不可能であ
る。
(C) Problems to be Solved by the Invention In the CCD (1) described above, the photocharges of the storage unit (S) are sequentially transferred and output even while the photocharges of the imaging unit (I) are being discharged. Therefore, there is a problem that noise due to the clock pulse of the reverse transfer clock φ B is superimposed on the photocharge transferred and output from the storage section (S). Therefore, if the clock pulse is kept within the blanking period of the horizontal scanning signal HD, superposition of noise can be prevented, but in a CCD with a large number of pixels in the vertical direction, all the photocharges of the image pickup unit (I) are It takes at least several hours (1H is one horizontal scanning period) for discharging, and it is impossible to put the clock pulse for discharging driving within the blanking period of the horizontal scanning signal HD.

また、撮像部(I)の光電荷を排出する場合には、読出
す場合と同様に全画素の光電荷を同時に排出できないた
めにスミアが発生することになる。この排出駆動時に発
生するスミアは、読出駆動時のスミアに重畳されるた
め、CCD(1)から得られる映像信号X(t)のスミア成分
が増大することになる。
Further, when the photocharge of the image pickup unit (I) is discharged, smear occurs because the photocharge of all pixels cannot be discharged at the same time as in the case of reading. The smear generated during the discharge driving is superimposed on the smear during the reading driving, so that the smear component of the video signal X (t) obtained from the CCD (1) increases.

(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためのもので、光電変換
に依り発生する光電荷を蓄積する複数のチャネル領域が
チャネルストップ領域で互いに分離されて配列されると
共に上記チャネル領域上に転送電極が設けられ、上記チ
ャネル領域中の過剰な光電荷を上記チャネルストップ領
域内に設けたオーバーフロードレインに受けるCCD固体
撮像素子の駆動方法に於いて、上記チャネル領域と上記
オーバーフロードレインとの間に電位障壁が形成される
際に上記転送電極に印加される第1の電位及び上記オー
バーフロードレインに印加される第2の電位に対し、上
記転送電極の電位を上記第1の電位より低電位とすると
共に上記オーバーフロードレインの電位を上記第2の電
位より高電位とすることで上記チャネル領域と上記オー
バーフロードレインとの間の電位障壁を消滅させ、上記
チャネル領域中の不要な光電荷を上記オーバーフロード
レインに排出せしめることを特徴とする。
(D) Means for Solving the Problems The present invention is for solving the above problems, and a plurality of channel regions for accumulating photocharges generated by photoelectric conversion are arranged in a channel stop region so as to be separated from each other. A transfer electrode is provided on the channel region together with, and in the driving method of the CCD solid-state imaging device, which receives the excessive photocharge in the channel region to the overflow drain provided in the channel stop region, the channel region and The potential of the transfer electrode is set to the first potential applied to the transfer electrode and the second potential applied to the overflow drain when a potential barrier is formed between the drain and the overflow drain. The potential of the overflow drain and the potential of the overflow drain are higher than the second potential. It abolished the potential barrier between the band and the overflow drain, an unnecessary light charge in the channel region, characterized in that to discharge to the overflow drain.

(ホ) 作用 本発明に依れば、オーバーフロードレインの電位を高く
してチャネルストップ領域も含めてオーバーフロードレ
インのポテンシャルを深くすると共に、転送電極の電位
を低くしてチャネル領域のポテンシャルを浅くすること
で、オーバーフロードレインとチャネル領域との間のポ
テンシャル障壁(電位障壁)がなくなり、チャネル領域
にある光電荷がオーバーフロードレイン中に流れる。
(E) Action According to the present invention, the potential of the overflow drain is increased to deepen the potential of the overflow drain including the channel stop region, and the potential of the transfer electrode is lowered to shallow the potential of the channel region. At this point, the potential barrier (potential barrier) between the overflow drain and the channel region disappears, and the photocharges in the channel region flow into the overflow drain.

このような光電荷の排出方法に依るとCCD固体撮像素子
の各チャネル領域中の光電荷が同時に且つ短時間で排出
されることになる。
According to such a method of discharging photocharges, the photocharges in the respective channel regions of the CCD solid-state imaging device are discharged simultaneously and in a short time.

(ヘ) 実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。(F) Example An example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明駆動方法を採用するCCD固体撮像素子
の要部平面図であり、第2図は第1図X−X′線断面図
である。ここでは、クロスゲート構造のフレームトラン
スファ型CCDの撮像部が示してある。
FIG. 1 is a plan view of an essential part of a CCD solid-state image pickup device adopting the driving method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. Here, an image pickup unit of a frame transfer type CCD having a cross gate structure is shown.

P型の基板(10)の一面には、複数のチャネルストップ
領域(11)がLOCOSに依って平行に形成されており、こ
のチャネルストップ領域(11)の下にオーバーフロード
レイン(12)が形成されていると共に、各チャネルスト
ップ領域(11)の間にN型のチャネル領域(13)が拡散
に依って形成されている。そして、チャネルストップ領
域(11)と直交する方向に複数の下層電極(14)が等間
隔で平行に配列され、さらにチャネルストップ領域(1
1)に沿って複数の上層電極(15)が形成されている。
この上層電極(15)には、下層電極(14)の間隙を覆う
ような突出部が隣りの上層電極(15)と互い違いになる
ように形成されている。また、上層及び下層電極(14)
(15)で囲まれた開口部(16)には、P-型の受光領域
(17)が形成されている。このようなクロスゲート構造
のCCD自体は、本願出願人に依る特公昭63−8625号公報
に記載のものと同一である。両電極(14)(15)は4相
の転送クロックφF1〜φF4でパルス駆動されるもので、
上層電極(15)には転送クロックφF1F3が交互に印
加され、下層電極(14)には転送クロックφF2F4
印加される。さらにオーバーフロードレイン(12)に
は、オーバーフロードレイン(12)の電位を制御する制
御クロックφOFDが印加される。
A plurality of channel stop regions (11) are formed in parallel on one surface of the P type substrate (10) by LOCOS, and an overflow drain (12) is formed under the channel stop regions (11). In addition, an N-type channel region (13) is formed between the channel stop regions (11) by diffusion. A plurality of lower layer electrodes (14) are arranged in parallel at equal intervals in a direction orthogonal to the channel stop region (11), and the channel stop region (1
A plurality of upper layer electrodes (15) are formed along 1).
On the upper layer electrode (15), protruding portions that cover the gaps of the lower layer electrode (14) are formed so as to alternate with the adjacent upper layer electrode (15). Also, upper and lower layer electrodes (14)
A P type light receiving region (17) is formed in the opening (16) surrounded by (15). The CCD itself having such a cross-gate structure is the same as that described in Japanese Patent Publication No. 63-8625 filed by the present applicant. Both electrodes (14) and (15) are pulse-driven by four-phase transfer clocks φ F1 to φ F4 ,
Transfer clocks φ F1 and φ F3 are alternately applied to the upper layer electrode (15), and transfer clocks φ F2 and φ F4 are applied to the lower layer electrode (14). Further, a control clock φ OFD for controlling the potential of the overflow drain (12) is applied to the overflow drain (12).

チャネル領域(13)に光電荷を蓄積する際には、例えば
転送クロックφF1を正電位の高レベルに固定し、制御ク
ロックφOFDを低レベルに固定する。上層電極(15)の
電位を高くすると共にオーバーフロードレイン(12)の
電位を低くすることで、チャネル領域(13)のポテンシ
ャルは、第3図に実線で示す如くチャネル領域(13)の
ポテンシャルが深くなり、受光領域(17)とチャネルス
トップ領域(11)とのポテンシャルが浅くなってポテン
シャル障壁を形成する。従って、開口部(16)に入射さ
れた光に依り発生する光電荷は、ポテンシャルの勾配に
沿って受光領域(17)から電極(15)の下のチャネル領
域(13)内に流れ、チャネル領域(13)中に蓄積され
る。そして、両電極(14)(15)がパルス駆動されるこ
とで、光電荷は両電極(14)(15)に沿ってチャネルス
トップ領域(11)の間を蛇行しながら転送される。
When accumulating photocharges in the channel region (13), for example, the transfer clock φ F1 is fixed at a high level of positive potential, and the control clock φ OFD is fixed at a low level. By increasing the potential of the upper layer electrode (15) and decreasing the potential of the overflow drain (12), the potential of the channel region (13) is deeper as shown by the solid line in FIG. As a result, the potentials of the light receiving region (17) and the channel stop region (11) become shallow to form a potential barrier. Therefore, the photocharge generated by the light incident on the opening (16) flows from the light receiving region (17) into the channel region (13) below the electrode (15) along the potential gradient, Accumulated in (13). Then, by pulse-driving the both electrodes (14) and (15), photocharges are transferred while meandering between the channel stop regions (11) along the both electrodes (14) and (15).

一方、チャネル領域(13)内の不要な光電荷を排出させ
る際には、例えば転送クロックφF1を負電位すると共
に、制御クロックφOFDを高レベル(正電位)にする。
上層電極(15)を負電位にすることで第3図に破線で示
す如く、上層電極(15)の下のチャネル領域(13)のポ
テンシャルはチャネルストップ領域(11)のポテンシャ
ルより浅くなり、チャネル領域(13)とチャネルストッ
プ領域(11)との間のポテンシャル障壁はなくなる。従
って、受光領域(17)の光電荷は、チャネル領域(13)
及びチャネルストップ領域(11)を通過してオーバーフ
ロードレイン(12)に流れる。このとき、オーバーフロ
ードレイン(12)のポテンシャルが十分に深くなけれ
ば、受光領域(17)からの光電荷を十分に受けることが
できないため、オーバーフロードレイン(12)の電位を
高くしてポテンシャルを深くしている。また、オーバー
フロードレイン(12)の電位を高くすることに依り、こ
れに隣接するチャネルストップ領域(11)のポテンシャ
ルがチャネル領域(13)のポテンシャルと共に浅くなる
のを防止している。
On the other hand, when discharging unnecessary photocharges in the channel region (13), for example, the transfer clock φ F1 is set to a negative potential and the control clock φ OFD is set to a high level (positive potential).
By setting the upper electrode (15) to a negative potential, the potential of the channel region (13) below the upper electrode (15) becomes shallower than that of the channel stop region (11) as indicated by the broken line in FIG. The potential barrier between the region (13) and the channel stop region (11) disappears. Therefore, the photocharge in the light receiving region (17) is
And through the channel stop region (11) to the overflow drain (12). At this time, if the potential of the overflow drain (12) is not sufficiently deep, the photocharge from the light receiving region (17) cannot be sufficiently received. Therefore, the potential of the overflow drain (12) is increased to deepen the potential. ing. Further, by increasing the potential of the overflow drain (12), the potential of the channel stop region (11) adjacent to the overflow drain (12) is prevented from becoming shallow with the potential of the channel region (13).

以上のような光電荷の排出方法に依れば、第7図の如き
逆転送を用いた光電荷の排出方法に比して、光電荷の排
出経路が極めて短くなるために、短期間で排出動作を完
了すると共に、何れのチャネル領域(13)でも同一のタ
イミングで光電荷を排出できる。
According to the above-described method of discharging the photocharges, the discharge path of the photocharges is extremely short as compared with the method of discharging the photocharges using the reverse transfer as shown in FIG. When the operation is completed, photocharges can be discharged at the same timing in any of the channel regions (13).

第4図は、上述の駆動方法を採用してCCD固体撮像素子
の露光制御を行う際のブロック図である。この図に於い
て、CCD(1)、信号処理回路(2)及び露光制御回路
(7)は第6図と同一であり、同一部分には同一符号が
付してある。
FIG. 4 is a block diagram when exposure control of the CCD solid-state imaging device is performed by using the above-described driving method. In this figure, the CCD (1), the signal processing circuit (2) and the exposure control circuit (7) are the same as those in FIG. 6, and the same parts are designated by the same reference numerals.

CCD(1)の撮像部には順方向転送クロックφが読出
クロック発生回路(21)から供給され、オーバーフロー
ドレイン(12)には制御クロックφOFDが制御クロック
発生回路(22)から供給される。これらクロック発生回
路(21)(22)には、動作タイミング及び動作期間を設
定する読出タイミング信号FT及び排出期間設定信号DTが
夫々読出タイミング発生回路(23)及び排出期間設定回
路(24)から供給される。排出期間設定回路(24)は、
第6図の読出タイミング発生回路(6)と同様に動作す
るものであり、露光量判定回路(7)からの露光抑制信
号CLOSE及び露光促進信号OPENに従って排出期間を設定
する。
The forward transfer clock φ F is supplied from the read clock generation circuit (21) to the image pickup section of the CCD (1), and the control clock φ OFD is supplied from the control clock generation circuit (22) to the overflow drain (12). . A read timing signal FT and a discharge period setting signal DT for setting the operation timing and the operation period are supplied to the clock generating circuits (21) and (22) from the read timing generating circuit (23) and the discharge period setting circuit (24), respectively. To be done. The discharge period setting circuit (24)
It operates similarly to the read timing generation circuit (6) in FIG. 6, and sets the discharge period according to the exposure suppression signal CLOSE and the exposure promotion signal OPEN from the exposure amount determination circuit (7).

第5図は、第4図の動作を示すタイミング図である。読
出タイミング信号FTは、第8図と同様に垂直走査信号VD
のブランキング期間の所定のタイミングにタイミングパ
ルス ニを有しており、このタイミングパルスの入力で
読出クロック発生回路(21)はクロックパルス ホを発
生する。排出期間設定信号DTは、垂直走査信号VDの立上
りのタイミングで低レベルとなり、垂直走査期間の特定
のタイミングで高レベルとなるもので、低レベルの期間
に於いて排出期間を設定する。即ち、排出期間設定信号
DTが低レベルの場合、水平走査信号HDのブランキング期
間に転送クロックφが負電位、制御クロックφOFD
高レベルとなるように構成されており、排出期間設定信
号DTが低レベルの期間には、CCD(1)の撮像部の光電
荷がオーバーフロードレインに排出される。排出期間設
定信号DTの立上りのタイミングは、第8図に示す排出タ
イミング信号BTと同様に露光量判定回路(7)からの露
光抑制信号CLOSEで遅らせられ、露光促進信号OPENで早
められる。このような構成は、例えば水平走査信号HDで
カウントアップされるステップカウンタと、立上りのタ
イミングを水平走査線数で記憶し、露光抑制信号CLOSE
でカウントアップ、露光促進信号OPENでカウントダウン
されるアップダウンカウンタを用い、両カウンタの出力
の一致をコンパレータで検知する。そして、そのコンパ
レータの出力をフリップフロップのセット入力とし、垂
直走査信号VDの立上りをリセット入力として、そのフリ
ップフロップの出力を排出期間設定信号DTとすることで
実現できる。従って、CCD(1)の撮像部の光電荷は、
垂直走査信号VDの立上りのタイミングから、露光量に応
じて決まるタイミングまでの期間にオーバーフロードレ
インへ排出されることになり、この排出動作を終了して
から読出駆動の始まるまでの期間が光電変換期間Eとし
て設定される。この光電変換期間Eは、読出駆動タイミ
ングが固定されていることから、排出期間の伸縮に依っ
て決定される。ここで、転送クロックφと制御クロッ
クφOFDとを排出期間中に水平走査信号HDのブランキン
グ期間に同期して変動しているのは、CCD(1)から順
次出力される映像情報X(t)に排出駆動のノイズが重畳す
るのを防止するためであり、何れか一方を固定しても差
支えない。
FIG. 5 is a timing diagram showing the operation of FIG. The read timing signal FT is the vertical scanning signal VD as in FIG.
Has a timing pulse D at a predetermined timing in the blanking period, and the read clock generation circuit (21) generates a clock pulse H at the input of this timing pulse. The discharge period setting signal DT becomes low level at the rising timing of the vertical scanning signal VD and becomes high level at a specific timing of the vertical scanning period, and the discharge period is set in the low level period. That is, the discharge period setting signal
When DT is at a low level, the transfer clock φ F is at a negative potential and the control clock φ OFD is at a high level during the blanking period of the horizontal scanning signal HD, and the discharge period setting signal DT is at a low level. The photocharges of the image pickup unit of the CCD (1) are discharged to the overflow drain. The rising timing of the discharge period setting signal DT is delayed by the exposure suppression signal CLOSE from the exposure amount determination circuit (7) and advanced by the exposure promotion signal OPEN, similarly to the discharge timing signal BT shown in FIG. Such a configuration has, for example, a step counter that counts up with the horizontal scanning signal HD, a rising timing stored in the number of horizontal scanning lines, and an exposure suppression signal CLOSE.
Uses an up-down counter that counts up with, and counts down with the exposure promotion signal OPEN, and the comparator detects whether the outputs of both counters match. Then, the output of the comparator is used as the set input of the flip-flop, the rising edge of the vertical scanning signal VD is used as the reset input, and the output of the flip-flop is used as the discharge period setting signal DT. Therefore, the photocharge of the image pickup part of CCD (1) is
The vertical scanning signal VD is discharged to the overflow drain in the period from the rising timing to the timing determined according to the exposure amount. The period from the end of this discharging operation to the start of the read driving is the photoelectric conversion period. It is set as E. Since the read drive timing is fixed, the photoelectric conversion period E is determined by the expansion and contraction of the discharge period. Here, the transfer clock φ F and the control clock φ OFD are changing in synchronization with the blanking period of the horizontal scanning signal HD during the discharging period because the video information X ( which is sequentially output from the CCD (1) This is to prevent the discharge driving noise from being superimposed on t) , and it does not matter if either one is fixed.

尚、本実施例に於いては、垂直走査信号VDの立上りから
露光量に応じて決まるタイミングまでの期間に排出期間
を設定しているが、排出駆動の終了時点が同じであれば
排出駆動の始まりは垂直走査信号VDの立上りタイミング
に一致させる必要はない。
In the present embodiment, the discharge period is set to the period from the rising of the vertical scanning signal VD to the timing determined according to the exposure amount, but if the discharge driving end time is the same, The start does not have to coincide with the rising timing of the vertical scanning signal VD.

(ト) 発明の効果 本発明に依れば、CCD固体撮像素子の撮像部の不要な光
電荷を極めて短い時間で且つ全画素の光電荷を同時に排
出することが可能になるため、水平走査信号のブランキ
ング期間内で光電荷を排出でき、スミアの低減された極
めて有効な電子シャッタを実現できる。
(G) Effect of the Invention According to the present invention, it becomes possible to discharge the unnecessary photocharges of the image pickup section of the CCD solid-state image pickup device at the same time in a very short time. The photocharges can be discharged within the blanking period, and an extremely effective electronic shutter with reduced smear can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明駆動方法を採用するCCD固体撮像素子
の要部平面図、第2図は第1図のX−X′線断面図、第
3図はポテンシャル図、第4図は本発明駆動方法を採用
した露光制御方法のブロック図、第5図はそのタイミン
グ図、第6図は従来の露光制御回路のブロック図、第7
図はフレームトランスファ型CCD固体撮像素子の模式的
平面図、第8図は第6図のタイミング図である。 (1)……CCD固体撮像素子、(3)(21)……読出ク
ロック発生回路、(4)……排出クロック発生回路、
(5)(23)……読出タイミング発生回路、(7)……
露光量判定回路、(11)……チャネルストップ、(12)
……オーバーフロードレイン、(13)……チャネル領
域、(14)……下層電極、(15)……上層電極、(22)
……制御クロック発生回路、(24)……排出期間設定回
路。
FIG. 1 is a plan view of a main part of a CCD solid-state image pickup device adopting the driving method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1, FIG. 3 is a potential diagram, and FIG. FIG. 5 is a block diagram of an exposure control method adopting the inventive driving method, FIG. 5 is its timing diagram, FIG. 6 is a block diagram of a conventional exposure control circuit, and FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view of a frame transfer type CCD solid-state image pickup device, and FIG. 8 is a timing diagram of FIG. (1) ... CCD solid-state image sensor, (3) (21) ... read clock generation circuit, (4) ... discharge clock generation circuit,
(5) (23) …… Read timing generation circuit, (7) ……
Exposure amount judgment circuit, (11) …… Channel stop, (12)
...... Overflow drain, (13) …… Channel region, (14) …… Lower layer electrode, (15) …… Upper layer electrode, (22)
...... Control clock generation circuit, (24) …… Discharge period setting circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光電変換に依り発生する光電荷を蓄積する
複数のチャネル領域がチャネルストップ領域で互いに分
離されて配列されると共に、上記チャネル領域上に複数
の転送電極が配置され、上記チャネル領域中の過剰な光
電荷を上記チャネルストップ領域内に設けたオーバーフ
ロードレインに受けるCCD固体撮像素子の駆動方法に於
いて、上記チャネル領域と上記オーバーフロードレイン
との間に電位障壁を形成して上記光電荷を上記チャネル
領域内に蓄積する際に上記転送電極に印加する第1の電
位及び上記オーバーフロードレインに印加する第2の電
位に対し、上記転送電極に印加する電位を上記第1の電
位より低電位とすると共に上記オーバーフロードレイン
に印加する電位を上記第2の電位より高電位とすること
で上記チャネル領域と上記オーバーフロードレインとの
間の電位障壁を消滅させ、上記チャネル領域中の不要な
光電荷を上記オーバーフロードレインに排出せしめるこ
とを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
1. A plurality of channel regions for accumulating photocharges generated by photoelectric conversion are arranged separately from each other in a channel stop region, and a plurality of transfer electrodes are arranged on the channel region. In a method of driving a CCD solid-state image sensor, which receives an excessive photocharge in an overflow drain provided in the channel stop region, a photoelectric charge is formed by forming a potential barrier between the channel region and the overflow drain. The potential applied to the transfer electrode is lower than the first potential with respect to the first potential applied to the transfer electrode and the second potential applied to the overflow drain when accumulating in the channel region. And the potential applied to the overflow drain is made higher than the second potential, the channel region It abolished the potential barrier between said overflow drain, the method for driving the solid-state imaging device characterized by unwanted light charge in the channel region to discharge to the overflow drain.
【請求項2】請求項第1項記載の固体撮像素子の駆動方
法に於いて、水平及び垂直方向に走査される固体撮像素
子の垂直走査期間中、垂直走査期間の始まりから途中ま
での第1の期間に上記チャネル領域の光電荷を上記オー
バーフロードレインに排出せしめた後、残余の第2の期
間に上記チャネル領域と上記オーバーフロードレインと
の間に電位障壁を形成して上記チャネル領域に光電荷を
蓄積し、この第2の期間に蓄積した光電荷から一画面分
の映像情報を得ることを特徴とする固体撮像素子の駆動
方法。
2. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 1, wherein during the vertical scanning period of the solid-state image pickup device which is scanned in the horizontal and vertical directions, the first to the middle of the vertical scanning period. After the photocharges in the channel region are discharged to the overflow drain during the period, the potential barrier is formed between the channel region and the overflow drain in the remaining second period, and the photocharge is applied to the channel region. A method for driving a solid-state image pickup device, characterized by accumulating and obtaining image information for one screen from the photocharges accumulated in the second period.
【請求項3】請求項第2項記載の固体撮像素子の駆動方
法に於いて、上記チャネル領域中の光電荷を水平走査の
帰線期間内に限って上記オーバーフロードレインに排出
せしめることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
3. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 2, wherein the photocharge in the channel region is discharged to the overflow drain only within a blanking period of horizontal scanning. Method for driving solid-state image sensor.
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