JPH0846875A - 固体撮像装置及びビデオカメラの露光時間制御方法 - Google Patents

固体撮像装置及びビデオカメラの露光時間制御方法

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JPH0846875A
JPH0846875A JP7120685A JP12068595A JPH0846875A JP H0846875 A JPH0846875 A JP H0846875A JP 7120685 A JP7120685 A JP 7120685A JP 12068595 A JP12068595 A JP 12068595A JP H0846875 A JPH0846875 A JP H0846875A
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solid
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Masaharu Hamazaki
正治 浜崎
Satoyuki Suzuki
智行 鈴木
Kikue Ishikawa
貴久枝 石川
Kazuya Yonemoto
和也 米本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的な制御により露出時間を所望の時間に
良好に可変制御することができるようにすると共に消費
電力も小さくなるようにすることを目的とする。 【構成】 第1の導電型の半導体基板1と、この第1の
導電型の半導体基板1上に形成された第2の導電型の領
域2と、この第2の導電型の領域2の表面に形成された
信号電荷蓄積領域3とを有してなる固体撮像装置のこの
第1の導電型の半導体基板1に掃き出し電圧を供給し、
この信号電荷蓄積領域3に蓄積される信号電荷をこの第
1の導電型の半導体基板1に掃き出させ得るようにした
固体撮像装置において、この第1の導電型の半導体基板
1に供給するこの掃き出し電圧をパルス状とし、このパ
ルス状の掃き出し電圧を供給する時刻を可変することに
より露光時間を制御するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えばビデオカメラ、電
子スチルカメラに使用して好適な電子シャッタ機構を有
する固体撮像装置及びビデオカメラの露光時間制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、固体撮像装置においては、この固
体撮像装置において電気的手段による露出制御を行い、
これを例えばビデオカメラに使用する場合には、従来一
般に使用される機械的シャッタ装置を不要にし、ビデオ
カメラの小型、軽量、低価格化を図り得る様にすること
が要請されていた。ここに長短2種類の露出時間を選択
し得る様になされた固体撮像装置については既に提案さ
れている。
【0003】この固体撮像装置は、一方の露出時間を1
フレーム期間と同一時間の1/30秒とし、他方の露出
時間を垂直ブランキング期間と同一時間の約1/200
0秒とするものである。即ち、この固体撮像装置は、露
出時間として1/30秒が選択されたときは、1フレー
ム期間の間に受光部に蓄積された信号電荷をそのまま映
像信号として読み出し、また露出時間として1/200
0秒が選択されたときは、垂直ブランキング期間前に蓄
積された信号電荷についてはこれをすべて垂直レジスタ
に読み出し、高速転送して掃き出してしまい、新ためて
垂直ブランキング期間中に蓄積された信号電荷のみを映
像信号として読み出し得る様になしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯る従
来の固体撮像装置においては、露出時間として僅か2種
類の時間しか選択できず、このため、これを例えばビデ
オカメラに使用したとしても、斯るビデオカメラに使用
される機械的シャッタ装置を不要とすることはできない
という不都合があった。
【0005】また斯る従来の固体撮像装置においては、
垂直ブランキング期間前に蓄積された信号電荷を掃き出
す場合に垂直レジスタにおいて高速転送を行う必要があ
り、このため、余分な電力を消費するという不都合があ
った。
【0006】本発明は、斯る点に鑑み、電気的な制御に
より露出時間を所望の時間に可変制御することができる
様にすると共にこのための消費電力も小さくなる様にし
た固体撮像装置及びビデオカメラの露光時間制御方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、例えば図1〜図3に示す様に、第1の導電型の半
導体基板1と、この第1の導電型の半導体基板1上に形
成された第2の導電型の領域2と、この第2の導電型の
領域2の表面に形成された信号電荷蓄積領域3とを有し
てなる固体撮像装置のこの第1の導電型の半導体基板1
に掃き出し電圧を供給し、この信号電荷蓄積領域3に蓄
積される信号電荷をこの第1の導電型の半導体基板1に
掃き出させ得るようにした固体撮像装置において、この
第1の導電型の半導体基板1に供給するこの掃き出し電
圧をパルス状とし、このパルス状の掃き出し電圧を供給
する時刻を可変することにより露光時間を制御するよう
にしたものである。
【0008】また本発明ビデオカメラの露光時間制御方
法は第1の導電型の半導体基板1と、この第1の導電型
の半導体基板1上に形成された第2の導電型の領域2
と、この第2の導電型の領域2の表面に形成された信号
電荷蓄積領域3とを有してなる固体撮像装置のこの第1
の導電型の半導体基板1に掃き出し電圧を供給し、この
信号電荷蓄積領域3に蓄積される信号電荷をこの第1の
導電型の半導体基板1に掃き出させ得るようにしたビデ
オカメラの露光時間制御方法において、露光開始の直前
のタイミングでこの第1の導電型の半導体基板1にパル
ス状の掃き出し電圧を供給することにより露光時間を制
御するようにしたものである。
【0009】
【作用】斯る本発明に依れば、第1の導電型の半導体基
板1にパルス状の所定電圧VHを供給し、信号電荷蓄積
領域3に蓄積される信号電荷を第1の導電型の半導体基
板1に掃き出させ得る様になされているので、1フレー
ム期間中又は1フィールド期間中の任意の時点に所定電
圧VH を有するパルス信号P1 を第1の導電型の半導体
基板1に供給することによって、先に信号電荷の読み出
しが行われた時点からこのパルス信号P1 が供給された
時点までに蓄積された信号電荷を第1の導電型の半導体
基板1に掃き出し、その後、次の読み出し時点までに蓄
積される信号電荷を映像信号として読み出すことができ
る。従って、本発明に依れば、このパルス信号P1 を第
1の導電型の半導体基板1に供給する時点を可変するこ
とによって露出時間を可変し、所望の露出時間とするこ
とができる。
【0010】
【実施例】以下、図1〜図3を参照して本発明固体撮像
装置及びビデオカメラの露光時間制御方法の実施例につ
き本発明をインターライン転送方式を採用する固体撮像
装置に適用した場合を例にして説明しよう。
【0011】この図1において、1はN型シリコン基板
を示し、本例においては、このN型シリコン基板1を基
体としてこのN型シリコン基板1上に受光部4、垂直レ
ジスタ部5、水平レジスタ部(図示せず)及び出力部
(図示せず)を設け、所謂インターライン転送方式のC
CD形撮像装置として構成する。
【0012】この場合、N型シリコン基板1の表面側に
P型領域2を例えばエピタキシャル成長法によって形成
すると共に、更にこのP型領域2の表面側にN- 型領域
6を形成する。そして、受光部4は、このN- 型領域6
の表面領域に浅いP++型領域7を形成すると共にこのP
++型領域7の下方に信号電荷蓄積領域を構成するN+
領域3を形成することによって構成する。また、この場
合、P++型領域7及びN+ 型領域3に隣接してチャンネ
ルストッパ部を構成するP+ 型領域8を形成すると共
に、P++型領域7上にSiO2 による絶縁層9を形成す
る。
【0013】また垂直レジスタ部5は、読み出しゲート
領域を構成するP型領域10に隣接して信号電荷転送領
域を構成するN+ 型領域11を形成すると共に、このN
+ 型領域11上にSiO2 によりなる絶縁層9及びSi
3 4 よりなる絶縁層12を介してポリシリコンよりな
る転送電極13を形成することによって構成する。
【0014】この場合、この転送電極13の一端を読み
出しゲート電極13Aとして兼ねる様にする。また信号
電荷転送領域を構成するN+ 型領域11の下方にスミア
を防止するためのP型領域14を形成すると共に、転送
電極13の上方に絶縁層9を介して遮光用のアルミニウ
ム層15を設ける。
【0015】尚、この図1には2個の転送電極13,1
3のみを示しているが、本例においては、従来周知の様
に4相駆動方式によりこの垂直レジスタ部5を駆動し得
る様に所定数の転送電極を配置する。また水平レジスタ
部及び出力部については図示せずも、従来周知の様に構
成する。
【0016】また本例においては、直流電源16及び1
7の夫々の負極端子とP型領域2とを共通接続して接地
すると共に、直流電源16及び17の夫々の正極端子を
スイッチ回路18の一方及び他方の固定接点18A及び
18Bに夫々接続し、このスイッチ回路18の可動接点
18CをN型シリコン基板1に接続する。
【0017】この場合、直流電源16の出力電圧V
L は、この電圧VL をN型シリコン基板1に供給した場
合、図2に実線Xで示す様にP型領域2のポテンシャル
が表面のP++型領域7のポテンシャルよりも稍低くな
り、信号電荷蓄積領域3において信号電荷を蓄積できる
と共に有効なブルーミング抑制を行うことができる電
圧、例えば10Vとし、また直流電源17の出力電圧V
H はこの電圧VH をN型シリコン基板1に供給した場合
に図2に破線Yで示すようにP型領域2のポテンシャル
が信号電荷蓄積領域3のポテンシャルよりも低くなり、
信号電荷蓄積領域3に蓄積された信号電荷をN型シリコ
ン基板1に掃き出すことができる電圧、例えば30Vと
する。
【0018】またスイッチ回路18は制御信号入力端子
19を介して供給される制御信号によってスイッチング
制御できる様にする。
【0019】この様に構成された本例の固体撮像装置に
おいては、N型シリコン基板1に直流電源16の出力電
圧10Vを印加しておき、読み出しゲート電極13Aに
図3Aに示す様な読み出しパルスP2 を供給すると、信
号電荷蓄積領域3に蓄積された信号電荷は垂直レジスタ
部5に読み出される。
【0020】そこで本例においては、1フィールド周期
で垂直帰線期間内にこの読み出しパルスP2 を読み出し
ゲート電極13Aに供給する様にする。
【0021】そして、また読み出しパルスP2 を読み出
しゲート電極13Aに供給した後、1フィールド期間内
の任意の時刻にスイッチ回路18を制御して、N型シリ
コン基板1に図3Bに示す様に電圧30Vのパルスすな
わち掃き出しパルスP1 を供給すると、先の読み出しパ
ルスP2 の供給後、この掃き出しパルスP1 の供給まで
の期間t2 の間に信号電荷蓄積領域3に蓄積された信号
電荷はN型シリコン基板1に掃き出される。このため、
次の読み出しパルスP2 が読み出しゲート電極13Aに
供給されたときは、先の掃き出しパルスP1 が供給され
た後、この読み出しパルスP2 が供給されるまでの期間
1 の間に信号電荷蓄積領域3に蓄積された信号電荷が
垂直レジスタ部5に読み出されることになる。
【0022】この様に本例の固体撮像装置においては、
掃き出しパルスP1 からこの掃き出しパルスP1 に後続
する読み出しパルスP2 までの期間t1 が露出時間とな
るので、掃き出しパルスP1 をN型シリコン基板1に供
給する時刻を可変することで所望の露出時間とすること
ができる。
【0023】従って、本例の固体撮像装置によれば、こ
れを例えばビデオカメラに使用するときは、機械的シャ
ッタ装置を不要とし、ビデオカメラの小型、軽量、低価
格化を図ることができるという利益がある。
【0024】また本例の固体撮像装置においては、信号
電荷を掃き出すのに従来の固体撮像装置の様に垂直レジ
スタ部5を高速動作させる必要がなく、N型シリコン基
板1に例えば電圧30Vのパルスを供給するのみで足り
る様になされているので、露出制御を行うに必要な電力
を大幅に低減できるという利益がある。
【0025】また本例によれば掃き出し電圧としてのパ
ルスP1 が露光開始の直前にパルス状にN型シリコン基
板1に供給されるため、掃き出しパルスP1 を、このN
型シリコン基板1に与える期間を短くしてP型領域2の
ポテンシャル変動を少なくし、正確な露光時間を得ると
ともに全撮像領域において、均一な露光時間を得ること
ができる利益がある。
【0026】尚、本発明は上述実施例に限らず、本発明
の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が取り得
ることは勿論である。
【0027】
【発明の効果】本発明に依れば、露出時間を可変し、所
望の露出時間にすることができるという利益があり、こ
れを例えばビデオカメラに使用する場合には、機械的シ
ャッタ装置を不要にし、ビデオカメラの小型、軽量、低
価格化を図ることができるという利益がある。
【0028】また本発明に依れば、斯る電気的な露出制
御を行うに際し、第1の導電型の半導体基板にパルス状
の所定電圧を供給すれば足り、消費電力を大幅に低減で
きるという利益もある。
【0029】また、本発明によれば掃き出し電圧が露光
開始の直前にパルス状に第1の導電型の半導体基板に供
給されるため、掃き出し電圧が、この第1の導電型の半
導体基板に与えられる期間が短く、このため第2の導電
型の領域のポテンシャル変動が少なく、正確な露光時間
を得るとともに全撮像領域において均一な露光時間を得
ることができる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明固体撮像装置の実施例の要部を示す構成
図である。
【図2】図1例における信号電荷蓄積領域を含む厚さ方
向におけるポテンシャルを示す線図である。
【図3】図1例の説明に供給する線図である。
【符号の説明】
1 N型シリコン基板 2 P型領域 3 信号電荷蓄積領域 4 受光部 5 垂直レジスタ部 6 N- 型領域 7 P++型領域 11 信号電荷転送領域 16,17 直流電源 18 スイッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米本 和也 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型の半導体基板と、該第1の
    導電型の半導体基板上に形成された第2の導電型の領域
    と、該第2の導電型の領域の表面側に形成された信号電
    荷蓄積領域とを有してなる固体撮像装置の上記第1の導
    電型の半導体基板に掃き出し電圧を供給し、上記信号電
    荷蓄積領域に蓄積される信号電荷を上記第1の導電型の
    半導体基板に掃き出させ得るようにした固体撮像装置に
    おいて、 上記第1の導電型の半導体基板に供給する上記掃き出し
    電圧をパルス状とし、該パルス状の掃き出し電圧を供給
    する時刻を可変することにより露光時間を制御するよう
    にしたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 第1の導電型の半導体基板と、該第1の
    導電型の半導体基板上に形成された第2の導電型の領域
    と、該第2の導電型の領域の表面側に形成された信号電
    荷蓄積領域とを有してなる固体撮像装置の上記第1の導
    電型の半導体基板に掃き出し電圧を供給し、上記信号電
    荷蓄積領域に蓄積される信号電荷を上記第1の導電型の
    半導体基板に掃き出させ得るようにしたビデオカメラの
    露光時間制御方法において、 露光開始の直前のタイミングで上記第1の導電型の半導
    体基板にパルス状の掃き出し電圧を供給することにより
    露光時間を制御するようにしたことを特徴とするビデオ
    カメラの露光時間制御方法。
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