JPS61163772A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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- JPS61163772A JPS61163772A JP60004368A JP436885A JPS61163772A JP S61163772 A JPS61163772 A JP S61163772A JP 60004368 A JP60004368 A JP 60004368A JP 436885 A JP436885 A JP 436885A JP S61163772 A JPS61163772 A JP S61163772A
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 34
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 34
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
-
- H—ELECTRICITY
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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-
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は固体撮像素子の駆動方法に関し、２次元に配
列された画素の信号電荷を、垂直転送用電荷結合デバイ
ス、水平転送用電荷結合デバイスを通して読み出す撮像
デバイスに適用される。
列された画素の信号電荷を、垂直転送用電荷結合デバイ
ス、水平転送用電荷結合デバイスを通して読み出す撮像
デバイスに適用される。
従来の固体撮像素子の駆動方法を説明する。
１１３図はインターライン型固体撮像デバイスにおける
フィールド蓄積モードでの転送方式を示している。即ち
、フィールド毎にすべての画素１１の信号電荷が垂直転
送用電荷結合部１２に読み出される。この場合、奇数フ
ィールドでは、第３図（＆）、偶数フィールドでは第３
図（ｂ）に示すように水平ラインの加算の組み合せが異
なる。
フィールド蓄積モードでの転送方式を示している。即ち
、フィールド毎にすべての画素１１の信号電荷が垂直転
送用電荷結合部１２に読み出される。この場合、奇数フ
ィールドでは、第３図（＆）、偶数フィールドでは第３
図（ｂ）に示すように水平ラインの加算の組み合せが異
なる。
つま〕、フィールド毎に飛び越し走査用の信号電荷を得
ている。以下これをフィールドシフトと呼ぶ。このよう
に読み出された信号電荷は、垂直転送用電荷結合部１２
によって順次転送され、水平転送用電荷結合部１３に送
り込まれる。
ている。以下これをフィールドシフトと呼ぶ。このよう
に読み出された信号電荷は、垂直転送用電荷結合部１２
によって順次転送され、水平転送用電荷結合部１３に送
り込まれる。
以下これをラインシフトと呼ぶ。この信号電荷は、水平
転送用電荷結合部１３１１Ｃよって、順次転送され、出
力増幅器１４を通して出力信号となる。
転送用電荷結合部１３１１Ｃよって、順次転送され、出
力増幅器１４を通して出力信号となる。
ラインシフトを行なうためには、第４図のように垂直転
送用電荷結合部の電極１５と水平転送用電荷結合部の電
極１６とに、オーパーラ。
送用電荷結合部の電極１５と水平転送用電荷結合部の電
極１６とに、オーパーラ。
！部が必要となるので、電極１５と電極１６との間に結
合容量が生じる。従って、フィールドシフトの時に水平
転送用電荷結合部を動かせると、垂直転送用電荷結合部
の電極電位が水平転送用の駆動波形でゆらぎ、また奇数
フィールドと偶数フィールドでは飛び越し走査のため、
水平転送の周波数が水平走査周波数の偶数倍以外の時に
はフィールドシフ） ａ４ルスと水平転送駆動波形との
位相差が異なるために７リツカが生じるので、フィール
ドシフトの時には水平転送用電荷結合部を停止させなけ
ればならない。また垂直転送用電荷結合部の暗電流を減
少するために垂直転送用電荷結合部を空乏化するように
シ ボ６ヤルを上げる期間をフィールドシフトの前に設け、
この時も同様に水平転送用電荷結合部の動作を停止させ
る必要がある。さらにまた垂直転送用電荷結合部の電極
には、比抵抗の高いポリシリコンが使用されるので、フ
ィールドシフト期間はできるだけ長くしなければならな
い。一方ラインシフトの時には、垂直転送用電荷結合部
から水平転送用電荷結合部に信号電荷が転送されるまで
は、水平ＭＴＦが低下しないように水平転送用電荷結合
部を停止する必要がある。従って、固体撮像素子の駆動
波形には、第５図に示すような駆動波形が使用され、信
号電荷が出力増幅器１４から得られる。第５図の駆動信
号φＶｌ、φＶ２．φＶ３．φｖ４は、ラインシフトを
行なうためのもので、第４図の各電極に印加され、また
φＨ１，φＨ２は、水平転送を行なうための信号である
。
合容量が生じる。従って、フィールドシフトの時に水平
転送用電荷結合部を動かせると、垂直転送用電荷結合部
の電極電位が水平転送用の駆動波形でゆらぎ、また奇数
フィールドと偶数フィールドでは飛び越し走査のため、
水平転送の周波数が水平走査周波数の偶数倍以外の時に
はフィールドシフ） ａ４ルスと水平転送駆動波形との
位相差が異なるために７リツカが生じるので、フィール
ドシフトの時には水平転送用電荷結合部を停止させなけ
ればならない。また垂直転送用電荷結合部の暗電流を減
少するために垂直転送用電荷結合部を空乏化するように
シ ボ６ヤルを上げる期間をフィールドシフトの前に設け、
この時も同様に水平転送用電荷結合部の動作を停止させ
る必要がある。さらにまた垂直転送用電荷結合部の電極
には、比抵抗の高いポリシリコンが使用されるので、フ
ィールドシフト期間はできるだけ長くしなければならな
い。一方ラインシフトの時には、垂直転送用電荷結合部
から水平転送用電荷結合部に信号電荷が転送されるまで
は、水平ＭＴＦが低下しないように水平転送用電荷結合
部を停止する必要がある。従って、固体撮像素子の駆動
波形には、第５図に示すような駆動波形が使用され、信
号電荷が出力増幅器１４から得られる。第５図の駆動信
号φＶｌ、φＶ２．φＶ３．φｖ４は、ラインシフトを
行なうためのもので、第４図の各電極に印加され、また
φＨ１，φＨ２は、水平転送を行なうための信号である
。
一般に出力増幅器１４には、第６図に示されるようなフ
ローティングディ７−−ノＷ／アングと呼ばれる回路が
使用されている。まず、リセットトランジスタ（Ｑ））
が導通し、７０−ティング・ｆ４７ユーノヨン２０の電
位をリセット電位（ＥＲ）にセットする。その後、水平
転送用電荷結合部の最終段の電位を下げてポテンシャル
を上昇させると、出力ブート２ノの下を通って７０−テ
ィング・ディフュージョン２０に信号電荷が転送され、
この信号電荷量が、７０−ティング・ディ７ユージ、／
２０とトランジスタ（Ｏ２）のダート電極の等価容量２
２により電圧に変換され、トランジスタＣＱ２）ＣＱ３
）（Ｏ４）（Ｏ５）により構成されるソース・７才ロア
回路によりインピーダンス変換されて出力信号が得られ
る。
ローティングディ７−−ノＷ／アングと呼ばれる回路が
使用されている。まず、リセットトランジスタ（Ｑ））
が導通し、７０−ティング・ｆ４７ユーノヨン２０の電
位をリセット電位（ＥＲ）にセットする。その後、水平
転送用電荷結合部の最終段の電位を下げてポテンシャル
を上昇させると、出力ブート２ノの下を通って７０−テ
ィング・ディフュージョン２０に信号電荷が転送され、
この信号電荷量が、７０−ティング・ディ７ユージ、／
２０とトランジスタ（Ｏ２）のダート電極の等価容量２
２により電圧に変換され、トランジスタＣＱ２）ＣＱ３
）（Ｏ４）（Ｏ５）により構成されるソース・７才ロア
回路によりインピーダンス変換されて出力信号が得られ
る。
以上説明した従来の駆動方法は、固体撮像素子の特性を
十分に引き出そうとしたものであるが、水平転送用電荷
結合部の転送時と停止時とで出力レベル（黒レベル）Ｋ
差が生じるという問題がある。りまシ、７０−ティング
・ディフュージョンの容量は、高い電荷・電圧変換利得
が得られるように、小さく設計されているため、水平転
送用電荷結合部の最終段の電極２３と７０−ティング・
ディ７ユーノヨン２ｏとの寄生容量２４とフローティン
グ・ディ７ユーノヨン容量２２により、第７図に示すよ
うに、水平転送用電荷結合部の電極に加えられている・
母ルスが分圧され、これが信号電圧に加わって出力され
る。このため、水平転送用電荷結合部の転送時と停止時
とでは、出力に黒レベルの差が生じ、特に高感度撮像装
置を実現するための問題点となっている。第７図におけ
るφＨＪ、φＨ２は、水平転送用電荷結合部の電極に印
加される・臂ルスであり、φＲ８は、トランジスタＣＱ
Ｉ）を導通させて７０−ティング・ｒイ７ユーノ、７２
０をリセット電位（ＥＲ）にセットするためのものであ
る。また、Ｏ８は、出力信号電圧である。／臂ルスφＨ
Ｊ、φＨ２が停止したときと、印加されているときでは
、出力信号電圧Ｏ８のレベルが異なっている。
十分に引き出そうとしたものであるが、水平転送用電荷
結合部の転送時と停止時とで出力レベル（黒レベル）Ｋ
差が生じるという問題がある。りまシ、７０−ティング
・ディフュージョンの容量は、高い電荷・電圧変換利得
が得られるように、小さく設計されているため、水平転
送用電荷結合部の最終段の電極２３と７０−ティング・
ディ７ユーノヨン２ｏとの寄生容量２４とフローティン
グ・ディ７ユーノヨン容量２２により、第７図に示すよ
うに、水平転送用電荷結合部の電極に加えられている・
母ルスが分圧され、これが信号電圧に加わって出力され
る。このため、水平転送用電荷結合部の転送時と停止時
とでは、出力に黒レベルの差が生じ、特に高感度撮像装
置を実現するための問題点となっている。第７図におけ
るφＨＪ、φＨ２は、水平転送用電荷結合部の電極に印
加される・臂ルスであり、φＲ８は、トランジスタＣＱ
Ｉ）を導通させて７０−ティング・ｒイ７ユーノ、７２
０をリセット電位（ＥＲ）にセットするためのものであ
る。また、Ｏ８は、出力信号電圧である。／臂ルスφＨ
Ｊ、φＨ２が停止したときと、印加されているときでは
、出力信号電圧Ｏ８のレベルが異なっている。
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、水平
転送用電荷結合部の転送時と停止時とで出力に黒レベル
差が発生しない固体撮像素子の駆動方法を提供すること
を目的とする。
転送用電荷結合部の転送時と停止時とで出力に黒レベル
差が発生しない固体撮像素子の駆動方法を提供すること
を目的とする。
この発明では、例えば第１図に示すように水平転送用電
荷結合部の最終段の電極を独立電極とし、その電極を連
続の波形信号で駆動することにより、転送時と停止時と
で出力に黒レベル差を生じないようにしたものである。
荷結合部の最終段の電極を独立電極とし、その電極を連
続の波形信号で駆動することにより、転送時と停止時と
で出力に黒レベル差を生じないようにしたものである。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
Ｋ１図は、この発明の一実施例を説明するための固体撮
像素子の水平転送用電荷結合部である。半導体部３０に
は、電荷転送を行なうための水平転送電極３１，３２，
３３．３４．３５３６が設けられ、・９ルス（φＨＪ）
（φＨＪ）によって２相ドライブされる。ここで、この
発明では、水平転送用電荷結合部の最終段の電極３７に
は、パルス（φＨ３）が常に印加される。３８は出力ダ
ートであり、バイアス電位（ＥＢ）が印加されている。
像素子の水平転送用電荷結合部である。半導体部３０に
は、電荷転送を行なうための水平転送電極３１，３２，
３３．３４．３５３６が設けられ、・９ルス（φＨＪ）
（φＨＪ）によって２相ドライブされる。ここで、この
発明では、水平転送用電荷結合部の最終段の電極３７に
は、パルス（φＨ３）が常に印加される。３８は出力ダ
ートであり、バイアス電位（ＥＢ）が印加されている。
また３９はフローティング・ディフユーノ１ノであり、
トランジスタ（Ｑ１２）のダート電極に接続されている
。トランジスタＣＱＩ２） 〜（Ｑ）５）は、７ｃＩ−
ティング・ティ７ユージヨン容量４０の電圧をインピー
ダンス変換し、出力端４ノに出力信号として導出するソ
ース・７才ロア回路である。トランジスタ（Ｑ７ Ｊ
）は、７０−ティング・ｒイ７ユーノ目／３９の電位を
リセット電位（ＥＲ）にセットするための素子でアシ、
リセットパルス（φＲ８）により駆動されている。また
、４２は、電極２３とフローティング・ディ７ユーノヨ
ン３９間の寄生容量である。
トランジスタ（Ｑ１２）のダート電極に接続されている
。トランジスタＣＱＩ２） 〜（Ｑ）５）は、７ｃＩ−
ティング・ティ７ユージヨン容量４０の電圧をインピー
ダンス変換し、出力端４ノに出力信号として導出するソ
ース・７才ロア回路である。トランジスタ（Ｑ７ Ｊ
）は、７０−ティング・ｒイ７ユーノ目／３９の電位を
リセット電位（ＥＲ）にセットするための素子でアシ、
リセットパルス（φＲ８）により駆動されている。また
、４２は、電極２３とフローティング・ディ７ユーノヨ
ン３９間の寄生容量である。
上記の水平転送用電荷結合部は、第２図に示すようなノ
４ルスによって駆動される。この発明の場合、最終段の
電極３７は、他の水平転送電極と分離されておシ、独自
の駆動用のノＪ？ルスφＨ３が印加される。また、他の
水平転送電極と共通のノールスで駆動されることもでき
る。従って、水平転送が行なわれるときには、最終段の
電極３１に、パルスφＨノと同一の波形のパルスを印加
することによって、従来と同様な動作を得る。つまシ最
終段電極３７に印加されたパルス電圧は、寄生容量４２
と７ａ−ティング・ディフュージョン容量４０によシ分
圧され、信号電圧に加わって出力信号となる。
４ルスによって駆動される。この発明の場合、最終段の
電極３７は、他の水平転送電極と分離されておシ、独自
の駆動用のノＪ？ルスφＨ３が印加される。また、他の
水平転送電極と共通のノールスで駆動されることもでき
る。従って、水平転送が行なわれるときには、最終段の
電極３１に、パルスφＨノと同一の波形のパルスを印加
することによって、従来と同様な動作を得る。つまシ最
終段電極３７に印加されたパルス電圧は、寄生容量４２
と７ａ−ティング・ディフュージョン容量４０によシ分
圧され、信号電圧に加わって出力信号となる。
一方、水平転送が行なわれていないとき、っまシ／４ル
スφＨ１，φＨ２が停止されたときには、最終段電極３
７のみには、・タルクφＨ３が連続して印加される。こ
のため、この電極３７に印加された・９ルス電圧は、寄
生容量４２とフローティング・ディ７ユーゾヨン容１に
４０によって分圧され、出力信号となる。こめ結、果、
転送時も停止時も、最終段電極３７かもの飛び込みパル
スは同一となり、黒レベル差が生じることはない。
スφＨ１，φＨ２が停止されたときには、最終段電極３
７のみには、・タルクφＨ３が連続して印加される。こ
のため、この電極３７に印加された・９ルス電圧は、寄
生容量４２とフローティング・ディ７ユーゾヨン容１に
４０によって分圧され、出力信号となる。こめ結、果、
転送時も停止時も、最終段電極３７かもの飛び込みパル
スは同一となり、黒レベル差が生じることはない。
上記したように、この発明によると、固体機ｇＩ素子の
出力からは、水平転送用電荷結合部が転送状態、停止状
態のどちらＫあっても、駆動・タルクの飛び込み量は一
定になり、黒レベルの差は発生しなくなる。また、この
発明によると、水平転送用電荷結合部の最終段電極を他
の駆動用の電極と分離すること、及び最終段電極を駆動
する連続駆動パルスを用いる以外は、従来の駆動方法と
略同じであシ、周辺回路に大ががりな改良を施すことな
〈実施できる。また、この発明は、インターライン転送
型ＣＣＤ撮像素子だけでなく、フレーム転送型ＣＣＤ撮
像素子やＭＯＳ−ｃｃｏｍ固体撮像素子のような水平転
送用ＣＣＯを持つ固体撮像素子においても同様な効果を
奏する。
出力からは、水平転送用電荷結合部が転送状態、停止状
態のどちらＫあっても、駆動・タルクの飛び込み量は一
定になり、黒レベルの差は発生しなくなる。また、この
発明によると、水平転送用電荷結合部の最終段電極を他
の駆動用の電極と分離すること、及び最終段電極を駆動
する連続駆動パルスを用いる以外は、従来の駆動方法と
略同じであシ、周辺回路に大ががりな改良を施すことな
〈実施できる。また、この発明は、インターライン転送
型ＣＣＤ撮像素子だけでなく、フレーム転送型ＣＣＤ撮
像素子やＭＯＳ−ｃｃｏｍ固体撮像素子のような水平転
送用ＣＣＯを持つ固体撮像素子においても同様な効果を
奏する。
第１図はこの発明の一実施例を説明するのに示した水平
転送用電荷結合部の出力周辺の構成説明図、第２図は、
第１図の水平転送用電荷結合部の各部ノ９ルス波形図、
第３図は、固体撮像素子の説明図、第４図は固体撮像素
子の一部をとシだして示す説明図、第５図は固体撮像素
子の駆動信号波形を示す波形図、第６図は従来の水平転
送用電荷結合部の出力周辺を示す構成説明図、第７図は
第６図の水平転送用電荷結合部の各部パルス波形図であ
る。 ３１〜３６・・・水平転送電極、３７・・・最終段電極
％３９・・・７０−ティング・ディフュージョン、Ｑｌ
ｌ〜ＱＩ５・・・トツンノス、り。 −ｃｓａ Ｆ） ｔ／） （７）エ エ
エ α ０ １ ｅ１ ＼ も、 第３１ （ｂ） ζ＝？ 第４５ｉ 第５図 −２＋＋＋＋
転送用電荷結合部の出力周辺の構成説明図、第２図は、
第１図の水平転送用電荷結合部の各部ノ９ルス波形図、
第３図は、固体撮像素子の説明図、第４図は固体撮像素
子の一部をとシだして示す説明図、第５図は固体撮像素
子の駆動信号波形を示す波形図、第６図は従来の水平転
送用電荷結合部の出力周辺を示す構成説明図、第７図は
第６図の水平転送用電荷結合部の各部パルス波形図であ
る。 ３１〜３６・・・水平転送電極、３７・・・最終段電極
％３９・・・７０−ティング・ディフュージョン、Ｑｌ
ｌ〜ＱＩ５・・・トツンノス、り。 −ｃｓａ Ｆ） ｔ／） （７）エ エ
エ α ０ １ ｅ１ ＼ も、 第３１ （ｂ） ζ＝？ 第４５ｉ 第５図 −２＋＋＋＋
Claims (1)
- ２次元に配列された画素と、この画素の信号電荷を水平
転送用電荷結合部に転送するための手段とを有した固体
撮像素子において、前記水平転送用電荷結合部の水平転
送電極のうち最終段の電極のみは、水平転送状態、停止
状態にかかわらず連続の駆動パルスで駆動するようにし
たことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004368A JPH0754973B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 固体撮像素子の駆動方法 |
| US06/814,376 US4680637A (en) | 1985-01-14 | 1985-12-30 | CCD area sensor with low signal level variation |
| DE19863600253 DE3600253A1 (de) | 1985-01-14 | 1986-01-08 | Festkoerper-bildsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004368A JPH0754973B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163772A true JPS61163772A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0754973B2 JPH0754973B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=11582427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60004368A Expired - Lifetime JPH0754973B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4680637A (ja) |
| JP (1) | JPH0754973B2 (ja) |
| DE (1) | DE3600253A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0983872A (ja) * | 1995-09-13 | 1997-03-28 | Nec Corp | 電荷転送固体撮像装置及びその駆動方法 |
| US5812489A (en) * | 1996-03-29 | 1998-09-22 | Nec Corporation | Single-chip synchronous dynamic random access memory (DRAM) system |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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