KR101966473B1 - 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기술은, 소자 수를 저감할 수 있고, 부품 선정의 제약을 완화할 수 있는 기술을 제공할 수 있는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에 관한 것이다. 촬상 장치는, 셔터 드라이브 펄스 전압에 따라, 전하 축적부의 불필요 전하를 반도체 기판에 소출 가능한 고체 촬상 장치와, 고체 촬상 장치를 구동하는 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와, 펄스 구동부와 고체 촬상 장치 사이의 셔터 드라이브 펄스의 배선 계통에 배치된 보호부를 구비한다. 보호부는, 펄스 구동부의 셔터 드라이브 펄스의 출력단과 고체 촬상 장치의 기판 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 소정 전위점과 기판 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 기판 전압 단자와 기준 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자로 구성된 클램프 회로를 갖는다. 다이오드의 애노드단은, 기판 전압 단자의 정격 전압과 대응한 전위가 인가되는 소정 전위점에 접속되어 있다.

Description

촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치{IMAGING DEVICE AND PROTECTION DEVICE FOR SOLID IMAGING DEVICE}
본 명세서에서 개시하는 기술은, 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에 관한 것이다.
고체 촬상 장치에서는, 전자 셔터 펄스를 기판 전압에 중첩함에 의해 발생 전하를 기판 방향으로 소출(sweep)시키는 이른바 전자 셔터 기능(기판 방향으로의 전하 소출 동작)을 사용 가능한 것이 있다. 예를 들면, 기판 전압은 수광부의 포화 신호량을 조정할 수 있다. 구동 모드에 의해 기판 전압을 바꿈에 의해, 각 구동 모드에서 필요한 포화 신호량으로 조정할 수 있다. 기판 전압에 대해 셔터 펄스 인가에 의해 신호를 리셋할 수 있다. 이것에 의해 노광 시간을 조정할 수 있다. 여기서, 고체 촬상 장치를 구동하는데는 드라이버(펄스 구동부)가 사용되는데, 고체 촬상 장치 및 드라이버(특히 수직 드라이버)는 어느 것이나, 다른 각종 회로에서 요구되는 동작 전압치(예를 들면 +5V계, +3V계, +1.8V계 등)보다도 떨어진 전압치가 요구되고, 통상(기준 전위를 0V로 하기 위해서)은 극성이 다른 2개의 전압이 필요해진다. 이 때문에, 이들 2종의 전압은 예를 들면 전압 변환 회로(DC/DC 컨버터 등)에 의해 승강압 되어 공급된다.
여기서, 기판 방향으로의 전하 소출 동작이 가능한 드라이버에 있어서, 그 전하 소출 제어는, 포토 다이오드 등의 광전 변환부의 전하 축적 시작의 타이밍을 제어하기 위해, 드라이버 내의 전자 셔터 펄스용의 드라이버 회로에 의해 행하여지고, 전자 셔터 펄스는, 전송 클록과는 별개의 배선을 통하여 제1극성 기판(예를 들면, n형 기판)에 인가된다. 제1극성 기판의 기판 전압 단자에는 기판 전압 제어 회로가 접속되어 있고, 동작시에는, 제1극성 기판에는, 항상 소정 전압(역바이어스 전압)이 인가된다. 그리고, 전하가 소출시에는, 전자 셔터 펄스용의 드라이버 회로가 펄스 신호를 출력하고, 이 펄스 신호의 전압이 기판 전압 제어 회로의 인가 전압에 중첩되어, 통상시보다도 강한 역바이어스 전압이 제1극성 기판에 인가되어, 축적 전하가 소출된다.
다른 한편, 이와 같은 고체 촬상 장치를 구동하는 경우, 절대 최대 정격으로서, 각 단자 또는 각 단자 사이에서 취할 수 있는 전압 범위가 규정되어 있다. 이와 같은 정격은, 정상 상태에서는 준수되지만, 예를 들면 촬상 장치의 전원 스위치를 온/오프 하는 경우 등에 그 정격으로부터 일탈하는 경우가 있다. 그 때문에, 드라이버와 고체 촬상 장치 사이의 전자 셔터 펄스용의 회로의 구성에 의해서는, 전원의 기동시나 차단시에, 절대 최대 정격을 상회하는 이상 전압이 기판 전압 단자에 인가되어 버려, 고체 촬상 장치를 파손·열화시킬 우려가 있다.
이와 같은 대책으로서, 예를 들면 일본 특개평10-327360호 공보에는, 직류 컷트용의 콘덴서와 클램프용의 다이오드와 방전용의 저항으로 이루어지는 클램프 회로를 2단 구성으로 한 보호 회로가 개시되어 있다. 다이오드는, 저항과 병렬 접속되고, 애노드단이 기준 전위(통상은 0V)에 접속되어 있다. 즉, 기판 전압 단자의 부전압에 의해 도통하도록, 다이오드가 접속되어 있다. 2단째의 클램프 회로의 콘덴서, 다이오드의 캐소드단 및 저항의 접속점이 기판 전압 단자와 접속되어 있다. 이것에 의해, 전원의 기동시나 차단시에, 기판 전압 단자의 전위가 다이오드의 순방향 강하 전압을 상회하도록(현실적으로는 부전위측으로 커지도록) 온 하기 때문에, 기판 전압 단자의 전위가 거의 다이오드의 순방향 강하 전압에 클램프된다. 이것에 의해, 정격을 하회하는 부전압이 기판 전압 단자에 주어지는 것을 방지할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평10-327360호 공보
그러나, 일본 특개평10-327360호 공보에 기재된 보호 회로는, 콘덴서와 다이오드와 저항으로 이루어지는 클램프 회로를 2단 구성으로 하고 있기 때문에, 최저라도 6 소자가 필요해진다. 또한, 2단째의 클램프 회로의 다이오드로서는, 쇼토키 다이오드(schottky diode) 등의 특수하고 고가의 다이오드를 선정하여야 하는 난점이 있다. 또한, 앞의 예에서는, 전자 셔터 드라이브 펄스에 관해 설명하였지만, 그 밖의 드라이브 펄스에 관해서도, 드라이브 펄스의 공급 회로에 의해서는 마찬가지의 것이 일어날 수 있다.
따라서 본 개시된 목적은, 고체 촬상 장치의 보호 장치 및 이것을 이용한 촬상 장치에 있어서, 소자 수를 저감할 수 있고, 또한, 부품 선정의 제약을 완화할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 개시된 제1의 양태에 관한 촬상 장치는, 제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치와, 고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와, 펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있는 보호부를 구비한다. 보호부는, 펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 갖는다. 다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있다. 그리고, 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하도록 한다. 본 개시된 제1의 양태에 관한 촬상 장치의 종속항에 기재된 각 촬상 장치는, 본 개시된 제1의 양태에 관한 촬상 장치의 더 한층의 유리한 구체예를 규정한다.
본 개시된 제2의 양태에 관한 고체 촬상 장치의 보호 장치는, 제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치를 보호하는 보호 장치로서, 고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있다. 구체적으로는, 펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 갖는다. 다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있다. 그리고, 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하도록 한다. 본 개시된 제2의 양태에 관한 보호 장치에서는, 본 개시된 제1의 양태에 관한 촬상 장치의 종속항에 기재된 각 기술·수법이 마찬가지로 적용 가능하고, 그것이 적용된 구성은, 제2의 양태에 관한 보호 장치의 더 한층의 유리한 구체예를 규정한다.
사실상, 보호부나 보호 장치는, 콘덴서, 다이오드 및 저항 소자로 이루어지는 클램프 회로를 갖고서 구성되어 있다. 콘덴서는 펄스 구동부와 고체 촬상 장치 사이의 직류 컷트 기능을 다한다. 다이오드는 클램프 기능을 갖는다. 저항 소자는 방전 기능을 다한다. 요컨대, 본 명세서에서 개시하는 기술에서는, 직류 컷트용의 콘덴서와 클램프용의 다이오드와 방전용의 저항 소자로 구성된 간단한(소자 수가 3개의) 클램프 회로를, 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호하는 기능부로서 이용한다. 여기서, 다이오드의 애노드단을 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속함에 의해, 드라이브 펄스(예를 들면 전자 셔터 드라이브 펄스)의 교류 성분이 고체 촬상 장치의 전압 단자에 입력될 때에는, 다이오드는 항상 역바이어스가 걸려서 오프 하고 있다. 그 때문에, 통상시는 다이오드가 오프여서 전력의 소비가 없으며, 특수한 고가의 다이오드는 불필요하여 부품 선정의 제약을 완화할 수 있다. 한편, 다이오드가 온 하는 이상시에는, 전압 단자의 전위를 다이오드에 의한 클램프 전위로 유지한다. 이것에 의해, 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호할 수 있다.
본 개시된 제1의 양태에 관한 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에 의하면, 소자 수를 저감할 수 있고, 또한, 부품 선정의 제약을 완화할 수 있는 고체 촬상 장치의 보호 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 참고구성 1의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 2는 참고구성의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 3은 도 2에 도시하는 구성에 요구되는 제1 전위(정전원)와 제2 전위(부전원)의 기동시의 상승 순서를 설명하는 도면.
도 4는 참고구성 3의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 5는 참고구성 4의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 6은 본 실시 형태의 촬상 장치 및 보호 장치의 소자 보호의 기본 원리를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 7은 도 6에 도시하는 구성에 요구된 제1 전위(정전원)와 제2 전위(부전원)의 기동시의 상승 순서 및 차단시의 하강 순서를 설명하는 도면.
도 8은 실시예 1의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 9는 실시예 2의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 10은 실시예 3의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
도 11은 실시예 1 내지 실시예 3에 대한 변형 예의 촬상 장치 및 보호 장치를 설명하는 도면(회로 구성도).
이하, 도면을 참조하여 본 명세서에서 개시하는 기술의 실시 형태에 관해 상세히 설명한다. 각 기능 요소에 관해 형태별로 구별할 때에는 알파벳 또는 "_n"(n은 숫자) 또는 이들의 조합의 참조자를 붙여서 기재하고, 특히 구별하지 않고서 설명할 때에는 이 참조자를 할애하여 기재한다. 도면에서도 마찬가지이다.
설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 전체 개요
2. 참고구성
3. 소자 보호의 기본 원리
4. 구체적인 적용예
실시예 1 : 수평 드라이버용 전원을 이용, 기판 전압 제어 회로는 고체 촬상 장치 내
실시예 2 : 수평 드라이버용 전원을 이용, 기판 전압 제어 회로는 드라이버 내
실시예 3 : 수평 드라이버용 전원을 이용, 기판 전압 제어 회로는 외부 배치
변형예 : CCD 출력 회로용 전원을 이용, 기판 전압 제어 회로는 고체 촬상 장치 내
실시예 4 : 다른 기능부용 전원을 이용
<전체 개요>
우선, 기본적인 사항에 관해 이하에 설명한다. 본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에서는, 고체 촬상 장치와 펄스 구동부와의 사이(예를 들면, 셔터 드라이브 펄스의 배선 계통)에 보호 장치를 개재시킨다. 고체 촬상 장치로서는, 제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 것을 사용한다. 예를 들면, 제1극성의 반도체 기판에 전압의 펄스가 셔터 드라이브 펄스로서 인가됨에 의해, 인가된 전압에 따라, 전하 축적부에 축적된 불필요 전하를 제1극성의 반도체 기판에 소출 가능하게 구성되어 있는 고체 촬상 장치를 사용한다. 펄스 구동부는, 고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력한다. 펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이(예를 들면 셔터 드라이브 펄스의 배선 계통)에 배치된 보호 장치는, 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호하는 기능을 갖는다. 예를 들면, 펄스 구동부는, 수직 전송계나 수평 전송계의 각 구동 펄스를 출력하는데, 한 예로서, 셔터 드라이브 펄스에 주목할 수 있다. 단, 이것은 한 예에 지나지 않고, 그 밖의 드라이브 펄스에 관해서도, 드라이브 펄스의 공급 회로에 의해서는, 셔터 드라이브 펄스에 관한 보호 수법을 마찬가지로 적용할 수 있다.
이 보호 기능의 실현을 위해, 직류 컷트용의 콘덴서와 클램프용의 다이오드와 방전용의 저항 소자로 구성된 간단한(소자 수가 3개) 클램프 회로를, 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호하는 기능부로서 이용한다. 다이오드의 애노드단을 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점(상세하게는, 전압 단자의 정격 전압과 대응한 전위가 인가되는 전위점)에 접속한다. 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하도록 한다. 애노드단의 전위점에의 접속에 의해, 통상 동작시에는, 다이오드는 항상 역바이어스 상태이기 때문에 오프 하고, 전력의 소비가 없고, 특수하고 고가의 다이오드는 불필요하고 부품 선정의 제약도 없고 통상의 것을 사용할 수 있다. 한편, 전원의 기동시나 차단시 등에 있어서 다이오드가 온 하는 이상 사태가 되면, 전압 단자의 전위는 다이오드에 의한 클램프 전위로 유지되기 때문에, 고체 촬상 장치는 파손되는 일도 없고 열화되는 일도 없다.
촬상 장치에서, 소형화, 박막화의 요구가 있고, 부품 갯수는 가능한 한 적게 하고 싶은 것과, 저 비용화를 위해서도 부품 갯수를 줄이고 싶다는 요망이 있다. 예를 들면, 세트로서의 부품 삭감 요구가 있는, SiP화 할 때는 그 요구가 보다 높아진다. 본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치의 기술을 적용하면 그 요망에 따를 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에서는, 바람직하게는, 전위점에는, 전압 단자의 최대 정격 전압과 대응하고 있는 전위가 인가되면 좋다. 일반적인 정격 전압으로 하기 보다도, 가장 조건이 엄한 최대 정격 전압과 대응하고 있는 전위를 전위점에 인가하면, 확실하게 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호할 수 있다.
여기서, 「전압 단자의 정격 전압과 대응」 또는 「전압 단자의 최대 정격 전압과 대응」으로 하려면, 다이오드의 순방향 강하 전압을 고려하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전위점에는, 전압 단자의 정격 전압 또는 최대 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압과의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것이 바람직하다. 전압 단자에 접속된 다이오드가 통상 동작시에 온 하는 것을 회피함과 함께, 전원의 기동시나 차단시 등에 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호하기 때문이다.
나아가서는, 「전압 단자의 정격 전압」 또는 「전압 단자의 최대 정격 전압」의 편차나 다이오드의 순방향 강하 전압의 편차도 고려하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전위점에는 전압 단자의 정격 전압 또는 최대 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압의 최소치와의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 편차 등이 있어도 전압 단자에 접속된 다이오드가 통상 동작시에 온 하여 버리는 것을 회피할 수 있고, 편차 등에 좌우되지 않고서 통상 동작으로의 영향을 확실하게 방지할 수 있고, 전원의 기동시나 차단시 등에 고체 촬상 장치를 파손·열화로부터 보호할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에서는, 바람직하게는, 전위점의 기동(상승)이나 차단(하강)과, 고체 촬상 장치나 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부에의 전원의 기동(상승)이나 차단(하강)에 관해, 그 순서를 규정하고 있는 편이 좋다.
예를 들면, 펄스 구동부가, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 갖는 경우에는, 수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원의 기동보다도 전(前)에 전위점의 전위가 기동하고 있는 편이 바람직하다. 나아가서는, 고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것을 사용한다. 펄스 구동부가, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 갖는 경우에는, 수직 펄스 구동부용 및 고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것을 사용한다. 그리고, 이 때의 전원 기동시에는, 제1 전위를 기동시킨 후에 제2 전위를 기동시키면 좋다.
한편, 고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 전원 기동시와는 반대의 순서로 차단하면 좋다. 구체적으로는, 고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원을 차단한 후에 전위점을 차단하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 수직 펄스 구동부용 및 고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것을 사용한다. 그리고, 이 때의 전원 차단시에는, 제2 전위를 차단한 후에 제1 전위를 차단하는 것이 바람직하다. 펄스 구동부가, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 갖는 경우에는, 수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 전원 기동시와는 반대의 순서로 차단하면 좋다. 구체적으로는, 수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원을 차단한 후에 전위점을 차단하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 수직 펄스 구동부용 및 고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것을 사용한다. 그리고, 이 때의 전원 차단시에는, 제2 전위를 차단한 후에 제1 전위를 차단하는 것이 바람직하다.
전위점의 접속처의 구체적인 것으로서는, 예를 들면 다음과 같은 전원을 들 수 있다. 예를 들면, 수평 펄스 구동부용의 전원 또는 고체 촬상 장치의 촬상 신호를 출력하는 출력부용의 전원에 소정 전위점을 접속하면 좋다. 어느 것이나, 보호 장치의 부근에 배치되는 수평 펄스 구동부용 또는 고체 촬상 장치용의 전원을 이용하기 때문에 배선의 배열 등의 부적합함은 없다. 또한, 이들의 각 전원을 임의로 선택 가능하게 구성하여도 좋다. 이 경우, 실태에 맞추어서 최적인 전원을 선택하여 전위점용의 전원으로서 이용할 수 있다. 펄스 구동부 내의 각 전원을 전환 사용하는 구성으로 하는 것은 간단하게 실현할 수 있다.
또는, 고체 촬상 장치용 및 펄스 구동부용 이외의 기능부용의 전원에 전위점을 접속하여도 좋다. 이 경우, 전압치나 기동 순서 또는 차단 순서의 선택의 폭이 넓어진다. 이 경우에도, 이들의 각 전원을 임의로 선택 가능하게 구성하여도 좋다. 배선의 배열의 문제가 일어날 수 있지만, 실태에 맞추어서 최적의 전원을 선택하여 전위점용의 전원으로서 이용할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에서는, 바람직하게는, 전압 단자에 소정 전위를 인가하는 기판 전압 제어 회로를 마련한다. 필요에 따라 다이오드나 이미터(또는 소스) 팔로워 회로를 이용한 출력 회로를 통하여 전압 단자에 소정 전위를 인가하는 구성으로 하여도 좋다. 이미터 팔로워 회로나 소스 팔로워 회로는, 고 입력 임피던스, 저 출력 임피던스로 하고 싶은 경우에 사용한다. 이러한 의미에서는, 출력 회로를 포함하여(광의의) 기판 전압 제어 회로라고 파악할 수 있다. 즉, 기판 전위 제어 회로에 접속하는 입력 임피던스를 높게 하고, 출력 임피던스를 낮게 하고 싶는 경우에, 또는 이들의 어느 쪽이나의 경우에, 이미터 팔로워 회로나 소스 팔로워 회로를 이용한다. 즉, 출력 회로의 형식은, 기판 전위 제어 회로의 구성에 의존하고, 출력 회로 단독으로 정해지는 것이 아니다. 여기서, 기판 전압 제어 회로(및 출력 회로)의 배치 장소는, 고체 촬상 장치 내, 펄스 구동부 내, 또는, 고체 촬상 장치 및 펄스 구동부의 외부의 어느것이라도 좋다. 고체 촬상 장치 내나 펄스 구동부 내의 쪽이 주변 부재가 적어도 되고, 규모를 작게 할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 보호 장치에서는, 필요에 따라(상세하게는, 펄스 구동부의 셔터 단자와 고체 촬상 장치의 기판 전압 단자 사이의 기생 용량 대책을 위해), 저항 소자와 병렬 접속된 콘덴서를 보호부에 마련하여도 좋다.
<참고구성>
다음에, 본 명세서에서 개시하는 기술의 이해를 용이하게 하기 위해, 몇가지의 참고구성에 관해 설명한다. 또한, 이하에서는, 한 예로서, 전자 셔터 드라이브 펄스에 관해 설명하지만, 그 밖의 드라이브 펄스에 관해서도, 드라이브 펄스의 공급 회로에 의해서는, 본 명세서에서 개시하는 보호 기술을 마찬가지로 적용할 수 있다. 고체 촬상 장치로서는, 제1극성(예를 들면 n형)의 반도체 기판(제1 도전형 영역)의 주면(principal surface)에 형성된 제1극성과는 반대의 제2극성(예를 들면 p형)의 반도체층(p층, 제2 도전형 영역)이 접지되고, 제1극성의 반도체 기판에 소정 전압의 펄스가 전자 셔터 펄스로서 인가됨에 의해, 이 인가 전압에 따라, 전하 축적부에 축적된 불필요 전하가 제1극성의 반도체 기판에 소출되는 구성을 갖는 것을 사용한다. 전형적으로는 CCD가 해당하고, 이하에서는, CCD를 이용하는 것으로 하여 설명한다.
[참고구성 1]
도 1은, 참고구성 1의 촬상 장치(1W) 및 보호 장치(400W)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 촬상 장치(1W)는, 고체 촬상 장치(10), 수직 드라이버(42V), 구동 전원(46)(로컬 전원) 및 보호 장치(400W)(보호부)를 구비한다. 구동 전원(46)으로부터는, 기준 전위(VM)(접지 전위)에 대해 제1의 방향(플러스 방향)의 제1 전위(VH)(정전원, 예를 들면 13 내지 15V 정도)와 제2의 방향(마이너스 방향)의 제2 전위(VL)(부전원, 예를 들면 -6.5 내지-8V 정도)가 전원 전압으로서 고체 촬상 장치(10)나 수직 드라이버(42V) 등에 공급된다. 제1 전위(VH)를 정전원이라고 하는 것은, 고체 촬상 장치(10)의 기판이 n형인 것에 따른 것이다.
수직 드라이버(42V)에는, 도시하지 않은 타이밍 신호 생성부로부터, 수직 전송계의 구동 펄스로서, 수직 전송 클록(V1) 내지 수직 전송 클록(Vv) 및 전자 셔터 기능을 위한 전자 셔터 펄스(SHT)가 공급되고, 도시하지 않지만 수평 전송계의 구동 펄스도 공급된다. 수직 드라이버(42V)는, 이들의 각 펄스 신호를 소요 레벨로 변환하여 고체 촬상 장치(10)에 드라이브 펄스(수직 드라이브 펄스(ΦV_1) 내지 수직 드라이브 펄스(ΦV_v), 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT) 외)로서 공급한다. 여기서, 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)는, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 출력되어 보호 장치(400W)를 통하여 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 공급된다. 고체 촬상 장치(10)에는, 기판 전압 제어 회로(402) 및 다이오드나 트랜지스터 등으로 구성된 출력 회로(403)가 실장 되어 있고, 출력 회로(403)를 통하여, 예를 들면 일정한 전압(플러스의 전압)이 주어진다. 도면은, 출력 회로(403)로서 바이폴러 트랜지스터(404)를 사용한 이미터 팔로워 회로로 하는 경우로 나타낸다. 바이폴러형에 대신하여, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 사용한 소스 팔로워 회로로 하여도 좋다. 바이폴러 트랜지스터(404)는, 통상 동작시는, 베이스·이미터 사이가 항상 순방향으로 온 하고 있고, 기판 전압 제어 회로(402)로부터의 일정한 전압을 기판 전압 단자(φSUB)에 공급한다. 그와 관련하여, 바이폴러 트랜지스터(404)를 사용하는 경우, 베이스·이미터 사이 전압(Vbe)분의 전압 저하가 있다.
보호 장치(400W)는, 콘덴서(412), 다이오드(414) 및 저항 소자(416)에 의해 구성된 제1 클램프 회로(410W)(프리클램프 회로)와, 콘덴서(422), 다이오드(424) 및 저항 소자(426)에 의해 구성된 제2 클램프 회로(420W)(메인 클램프 회로)를 갖는다. 콘덴서(412)는, 일단이 셔터 단자(SUB)에 접속되고, 타단이 다이오드(414)의 캐소드단, 저항 소자(416)의 일단 및 콘덴서(422)의 일단과의 접속점(노드(ND410)라고 기재한다)에 접속되어 있다. 콘덴서(422)의 타단은 다이오드(424)의 캐소드단, 저항 소자(426)의 일단 및 기판 전압 단자(φSUB)에 접속되어 있다. 다이오드(414)의 애노드단 및 저항 소자(416) 및 다이오드(424)의 애노드단 및 저항 소자(426)의 타단은 기준 전위(VM)(이 예에서는 접지)에 접속되어 있다.
다이오드(424)로서는, 다이오드(424)의 순방향 강하 전압(자세하게는 그 최대치)의 절대치를 VF로 하고, 기판 전압 단자(φSUB)의 전위의 절대 최대 정격의 하한의 절대치를 VLmin로 하면, VF<VLmin(-VF＞-VLmin)를 만족하는 다이오드, 예를 들면 쇼토키 다이오드 등을 이용한다. 전자 셔터를 이용하는 촬상 장치(1)에서는, 다이오드(424)의 역저지 전압을 Vr로 하고, 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)의 진폭을 Ves로 하고, 기판 전압 단자(φSUB)의 정상시(전자 셔터가 걸리지 않은 때)의 최대치를 Vmax로 하면, Vr＞Ves+Vmax를 만족한 다이오드를 선정할 필요가 있다. 즉, 전자 셔터 동작시에는, 다이오드(424)에는 최대 Ves+Vmax의 역전압이 인가되기 때문에, 다이오드(424)의 역저지 전압(Vr)는 그 전압(Ves+Vmax)보다 커야 한다.
고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)의 단자 전위는, 사양상 정격이 정하여져 있다. 예를 들면, 절대 최대 정격으로 단자 전위가 규정되는 것이 있다. 여기서, 구동 전원(46)에 의해서는, 보호 장치(400W)를 사용하지 않으면, 전원 온/오프시에, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 부전압이 발생하고, 그 부전압에 의해 기판 전압 단자(φSUB)에 정격 전압을 하회하는 부전압이 인가되는 일이 있다. 즉, 제2 전위(VL)를 제1 전위(VH)보다 먼저 시작하면 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 부전압이 발생하고, 이 부전압이, 제1 전위(VH)가 상승하기 까지 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 인가되어 버린다. 이 때문에, 기판 전압 단자(φSUB)의 전위가 정격 전압을 하회하여 버린다.
이에 대해, 보호 장치(400W)를 통하여 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)를 공급하는 경우는, 2단 구성의 제1 클램프 회로(410W) 및 제2 클램프 회로(420W)에 의해, 전원 투입시에, 셔터 단자(SUB)로부터 정격을 하회하는 부전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 주어지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 촬상 장치(1W)의 전원 스위치(도시 생략)가 온 되면 구동 전원(46)이 능동화 되고, 우선 제2 전위(VL)가 기동되고 그 후에 제1 전위(VH)가 기동되기 때문에, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 먼저 부전압이 출력된다. 이 때, 노드(ND410)와 기준 전위(VM)와의 사이에 접속된 다이오드(414)는, 이 부전압에 의해 순방향으로 바이어스되기 때문에, 다이오드(414)가 온 하여, 노드(ND410)의 전위는 이 다이오드(414)의 순방향 강하 전압(VF)만큼 기준 전위(VM)보다 낮아진다. 그리고, 이 때의 전위 변화가 콘덴서(422)를 통하여 기판 전압 단자(φSUB)에 전달된다. 이 때, 제1 전위(VH)는 아직 인가되지 않기 때문에, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 부전압이 인가된다. 그러나, 기판 전압 단자(φSUB)와 기준 전위(VM)와의 사이에 접속된 다이오드(424)는, 이 부전압에 의해 순방향으로 바이어스되기 때문에, 다이오드(424)가 온 하여, 기판 전압 단자(φSUB)의 전위는 이 다이오드(424)의 순방향 강하 전압(VF)만큼 기준 전위(VM)보다 낮아진다. 다이오드(424)의 순방향 강하 전압(VF)은 VF<VLmin(-VF＞-VLmin)를 만족하기 때문에, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 하한 전압(-VLmin)을 하회하는 큰 부전압이 인가되는 것이 방지된다. 다이오드(424)의 순방향 강하 전압에 의해 기판 전압 단자(φSUB)의 하한을 넘는 저하를 방지할 수 있다. 또한, 전원 스위치가 오프 되면, 제1 전위(VH)가 제2 전위(VL)보다 빨리 내려가기 때문에, 전원 스위치 온시와 마찬가지로 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 부전압이 인가되는 일이 있지만, 이 경우에도, 다이오드(424)의 작용에 의해, 기판 전압 단자(φSUB)에 하한 전압(-VLmin)을 하회하는 큰 부전압이 인가되는 것이 방지된다.
이와 같은 보호 장치(400W)에서는, 다이오드(414) 및 다이오드(424)의 애노드단의 접속처를 기준 전위(VM)로 함에 의해, 통상시에는 다이오드(414) 및 다이오드(424)가 오프 하고 있고, 소비 전력의 문제는 일어나지 않는다. 또한, 제1 클램프 회로(410W)만으로 하는 것도 생각되지만, 그 경우, 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 기준 전위(VM)로 하기 때문에 보호 기능의 유지가 도모되지 않는다. 그 때문에 제2 클램프 회로(420W)를 마련하고 있다. 그러나, 보호 장치(400W)에서는, 부품 갯수가 6점이어서 규모가 크고, 전술한 바와 같이 다이오드(424)로서, VF<VLmin(-VF＞-VLmin)를 충족시키는 특수하고 고가의 다이오드를 선정하여야 하는 난점이 있다.
[참고구성 2]
도 2 내지 도 3은, 참고구성 2의 촬상 장치(1X) 및 보호 장치(400X)를 설명하는 도면이다. 여기서, 도 2는 회로 구성을 도시하는 도면이고, 도 3은 당해 구성에 요구되는 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)의 전원 기동시의 상승 순서를 설명하는 도면이다.
촬상 장치(1X)의 보호 장치(400X)는, 보호 장치(400W)에 대해, 제1 클램프 회로(410X)는 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 제1 전위(VH)로 함과 함께, 다이오드(424)를 분리함으로써 제2 클램프 회로(420W)를 단순한 결합 회로(430X)(콘덴서(432) 및 저항(436)으로 구성되어 있다)로 변경하고 있는 점에 특징이 있다. 클램프 회로는, 제1 클램프 회로(410X)뿐이기 때문에, 이하에서는 클램프 회로(410X)로 기재한다. 이와 같은 보호 장치(400X)에서는, 다이오드(424)를 사용하지 않기 때문에, 부품 갯수의 삭감이 도모되어 있다. 또한, 콘덴서(412)의 용량치(정전 용량, 커패시턴스)는 예를 들면 1마이크로패럿(μF)이고, 저항 소자(416)의 저항치는 예를 들면 100킬로옴(kΩ)이다. 콘덴서(422)의 용량치는 예를 들면 0.047마이크로패럿(μF)이고 저항 소자(426)의 저항치는 예를 들면 1메가옴(MΩ)이다. 콘덴서(412)는, 그 용량치로부터 비교적 큰 부품을 선택하여야 하고, 콘덴서(422)도, 그 용량치로부터 비교적 큰 부품을 선택하여야 한다. 예를 들면 이른바 0603사이즈나 그 이하의 초소형의 세라믹 콘덴서를 선택하는 것은 어렵고, 필름 콘덴서나 이른바 1005사이즈나 그 이상의 소형의 세라믹 콘덴서 등을 선택하여야 한다.
보호 장치(400X)에서는, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 콘덴서(412) 및 콘덴서(432)를 통하여 기판 전압 단자(φSUB)에 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)(소출 펄스)가 인가된다. 콘덴서(412)와 콘덴서(432)의 사이에 있는 다이오드(414) 및 저항 소자(416)는, 고체 촬상 장치(10)의 n형 기판에 마이너스 전압이 인가됨에 의한 파손이나 열화로부터 보호한다. 클램프 회로(410X)에서의 직류 전압이, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB) 및 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)와 틀리기 때문에, 콘덴서(412) 및 콘덴서(432)의 2개의 콘덴서를 마련하여 직류 성분을 제거하고 있다. 저항(436)은 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)의 출력을 클램프시키기 위한 저항이다.
참고구성 2의 보호 장치(400X)에서는, 셔터 단자(SUB)의 출력(전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT))는 제1 전위(VH)에서의 클램프가 행하여진 후에, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 입력된다. 그 때문에, 전원 투입시에 마이너스 전압으로부터 n형 기판을 보호할 수 있다. 또한, 이와 같은 보호 기능의 실현을 위해서는, 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)의 전원 기동시의 상승 순서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 전위(VH)가 상승한 후에 제2 전위(VL)가 상승하는 것이 요구된다. 예를 들면, 도 3에서는 20퍼센트(%)점에서의 시간으로 규정하고 있고, 제1 전위(VH)가 20퍼센트(%)점에 상승하기 까지의 기간을 t1으로 하고, 제2 전위(VL)가 20퍼센트(%)점에 상승하기 까지의 기간을 t2라고 하는 경우, t2≥t1이 충족되어야 한다.
이와 같은 참고구성 2의 보호 장치(400X)는, 전원 투입시에 마이너스 전압으로부터 n형 기판을 보호할 수 있는 한편으로, 1) 부품 갯수의 문제, 2) 부품 사이즈의 문제, 3) 소비 전력(예를 들면 1.6밀리와트 정도)의 문제, 4) 다이오드 선정의 문제, 5) 천이(변조) 시간의 문제가 있다. 1)은, 보호 장치(400W)에 비하면 개선되어 있다고는 하여도, 결합 회로(430)만으로는 끝나지 않고, 보호 기능을 실현하기 위해, 외부 부착 부품인 제1 클램프 회로(410)로서, 3개(콘덴서(412), 다이오드(414), 저항 소자(416))가, 증가하는 점이 문제이다. 2)는, 부품 사이즈가 커져 버리는 문제이다. 즉, 보호 장치(400X)에서는, 콘덴서(412) 및 콘덴서(432) 및 고체 촬상 장치(10)의 기판 용량 용량(Cccd)에 의해 입력 전압이 분압되고, 입력된 펄스 진폭이 감쇠한다. 그 때문에, 고체 촬상 장치(10)의 시방서에 기재되어 있는 최소의 펄스 진폭보다도 감쇠하지 않는 큰 용량치가 콘덴서(412) 및 콘덴서(432)에 필요해진다. 또한, 이들의 부품은, 예를 들면 고내압(예를 들면 25V 이상의 내압)도 필요로 한다. 이것은, 콘덴서(412) 및 콘덴서(432)에 대 진폭(예를 들면 약 20V)의 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)를 인가하기 때문이다. 이러한 것 때문에, 보호 장치(400X)에 필요하게 되는 콘덴서(412) 및 콘덴서(432)의 용량치는, 고용량뿐만 아니라 고내압도 필요하게 되기 때문에, 부품 사이즈가 커져 버리는 문제가 있다.
3)은, 항상 전류를 필요로 하는 것에 기인하는 문제이다. 이것은, 클램프 회로(410X)가, 다이오드(414)에 순바이어스를 걸어서 클램프시키고 있기 때문이다. 4)는, 다이오드(414)의 선정에 관한 문제이다. 즉, 보호 장치(400X)에서는, 순바이어스의 다이오드(414)에, 역바이어스의 교류 신호를 인가하기 때문에, 역회복 시간이 빠른 다이오드를 선정하여야 하는 문제가 있다. 보호 장치(400W)에서의 다이오드(424)에 비하면 특수하지 않을지도 모르지만, 다이오드(414)에 비하면 특수하고 고가의 다이오드를 선정하여야 한다.
5)는, 수직 드라이버(42V)와 고체 촬상 장치(10)와의 사이에 마련한 직류 성분의 제거기능을 이루는 부재로서 콘덴서(412) 및 콘덴서(422)를 사용하고 있기 때문에 직류 제거(직류 컷트)가 2회에 걸치는 것에 기인하는 것이고, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 제어에 걸리는 천이 시간이 비교적 길어지는 문제이다. 천이 시간은, 콘덴서(412)의 용량치(C412)와 저항 소자(416)의 저항치(R416)와의 곱(시정수)에 비례한다. 단, 직류 제거가 2회(콘덴서(412) 및 콘덴서(432)에 의하는)인 경우, 시정수(예를 들면 용량치(C412))를 크게 하지 않을 수가 없어서, 천이 시간은, 1회의 경우에 비하면 길어져 버린다. 예를 들면 도시한 시정수의 경우, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 제어에 걸리는 천이 시간은 25밀리 초 정도 걸려 버린다.
[참고구성 3]
도 4는, 참고구성 3의 촬상 장치(1Y) 및 보호 장치(400Y)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 촬상 장치(1Y)는, 기판 전압 제어 회로(402)를 고체 촬상 장치(10) 내가 아니라 수직 드라이버(42V) 내에 실장하도록 변형하고, 또한, 출력 회로(403)로서 트랜지스터(404)에 대신하여 다이오드(406)를 사용하여 드라이버(42)의 외부에 배치하도록 변형한 점에 특징을 갖는다. 그 밖은 참고구성 2와 마찬가지이다. 참고구성 3의 보호 장치(400Y)는, 실태로서는, 참고구성 2의 보호 장치(400X)와 같고, 보호 장치(400X)와 마찬가지의 문제를 갖는다. 다이오드(406)는, 통상 동작시는, 항상 순방향으로 온 하고 있고, 기판 전압 제어 회로(402)로부터의 일정한 전압을 기판 전압 단자(φSUB)에 공급한다. 그와 관련하여, 출력 회로(403)로서 다이오드(406)를 사용하는 경우, 그 순방향 강하 전압분의 전압 저하가 있다. 또한, 보호 장치(400Y) 그 자체의 문제점은 아니지만, 회로 구성상은, 수직 드라이버(42V) 및 고체 촬상 장치(10)의 외부에 다이오드(406)가 존재하는 상태가 되기 때문에, 수직 드라이버(42V)와 고체 촬상 장치(10) 사이의 구성 부재 전체로서 보면, 부품 갯수의 증가가 문제로 된다.
[참고구성 4]
도 5는, 참고구성 4의 촬상 장치(1Z) 및 보호 장치(400Z)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 참고구성 4는, 참고구성 3에 대해 또한, 기판 전압 제어 회로(402)를 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)의 어느 쪽에도 실장하지 않고 그들의 외부에 배치하도록 변형한 양태이다. 그 밖은 참고구성 3과 마찬가지이다. 참고구성 4의 보호 장치(400Z)도, 실태로서는, 참고구성 2의 보호 장치(400X)와 같고, 보호 장치(400X)와 마찬가지 문제를 갖는다. 참고구성 4의 경우, 보호 장치(400Z) 그 자체의 문제점은 아니지만, 회로 구성상은, 기판 전압 제어 회로(402)가 수직 드라이버(42V) 및 고체 촬상 장치(10)의 외부에 존재한 상태가 되기 때문에, 수직 드라이버(42V)와 고체 촬상 장치(10) 사이의 구성 부재 전체로서 보면, 기판 전압 제어 회로(402)의 부분의 부품 갯수나 회로 규모의 증대가 문제로 된다.
[참고구성의 종합]
이상 설명한 바와 같이, 참고구성 1 내지 참고구성 4는, 여전히 소자 수나 부품 선정 등의 면에서 해결하여야 할 점이 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 소자 수를 보다 저감할 수 있고, 또한, 부품 선정의 제약을 완화할 수 있는 새로운 보호 장치(400)를 제안한다.
<소자 보호의 기본 원리>
도 6 내지 도 7은, 본 실시 형태의 보호 장치(400)의 기본 구성과, 보호 장치(400)에서의 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에의 이상 전압의 인가를 방지하는 원리를 설명하는 도면이다. 여기서, 도 6은, 본 실시 형태의 촬상 장치(1) 및 보호 장치(400)의 회로 구성도를 도시하고, 도 7은, 당해 구성에 요구되는 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)와 제3 전위(V3)의 전원 기동시의 상승 순서 및 전원 차단시의 하강 순서를 설명하는 도면이다.
[구성]
우선, 출력 회로(403)의 입출력 사이의 전압차(기판 전압 제어 회로(402)의 출력단의 전위와 기판 전압 단자(φSUB)의 전위와의 차)를 △V403로 한다. 출력 회로(403)로서는, 전술한 바와 같이, 바이폴러 트랜지스터(404)를 사용한 이미터 팔로워 회로, 다이오드(406)를 사용한 회로, 또는, MOS형 등의 FET를 사용한 소스 팔로워 회로로 할 수 있다. 기판 전압은 안정되어야 하기 때문에 기판 제어 회로(402)의 출력을 임피던스 변환하는 이미터 팔로워 회로나 소스 팔로워 회로의 출력 회로를 통하는 것이 통상이다. 기판 제어 회로의 출력 임피던스가 충분히 낮은 경우는 다이오드(406)를 사용할 수 있다. 바이폴러 트랜지스터(404)를 사용한 경우의 전압차(△V403)는 바이폴러 트랜지스터(404)의 베이스·이미터 사이 전압(Vbe)이고, 다이오드(406)를 사용한 경우의 전압차(△V403)는 다이오드(406)의 순방향 강하 전압이고, MOS형 등의 FET를 사용한 경우의 전압차(△V403)는 소스 팔로워 회로에 의한 전압차분이 된다.
촬상 장치(1)의 보호 장치(400)는, 보호 장치(400W)에 대해, 클램프 회로(410)(제1 클램프 회로(410X)에 대응)는 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 제3 전위(V3)용의 전원으로 함과 함께, 제2 클램프 회로(420W)를 떼어내고 있는 점에 특징이 있다. 클램프 회로가 1단 구성이고, 결합 회로(430)도 존재하지 않는다. 다이오드(414)는 트랜지스터를 다이오드 접속으로 한 구성이라도 좋다. 이와 같은 보호 장치(400)에서는, 제2 클램프 회로(420)나 결합 회로(430)를 사용하지 않기 때문에, 부품 갯수의 삭감이 도모되어 있다. 셔터 단자(SUB)와 기판 전압 단자(φSUB)와의 전압차를 흡수(직류 성분을 제거)하기 위한 결합 회로(430)의 기능은 콘덴서(412)가 다한다. 콘덴서(412)의 용량치는 예를 들면 0.01마이크로패럿(μF)이고 저항 소자(416)의 저항치는 예를 들면 1메가옴(MΩ)이다. 또한, 다이오드(414) 및 저항 소자(416)는, 명시적으로 고체 촬상 장치(10)의 외부에 배치하고 있지만, 이들을 고체 촬상 장치(10) 내에 배치한 구성이라도 좋다. 본 개시에 있어서, 「전위점(제3 전위(V3)의 전위점)과 전압 단자와의 사이(예를 들면 기판 전압 단자(φSUB))에 접속된 다이오드」란, 명시적으로 고체 촬상 장치(10) 밖에 도시된 다이오드(414)로 한하지 않고, 고체 촬상 장치(10) 내에 배치된 다이오드도 포함한다. 본 개시에 있어서, 「전압 단자(예를 들면 기판 전압 단자(φSUB))와 전위점(예를 들면 기준 전위(VM))과의 사이에 접속된 저항 소자」란, 명시적으로 고체 촬상 장치(10) 밖에 도시된 저항 소자(416)로 한하지 않고, 고체 촬상 장치(10) 내에 배치된 저항 소자도 포함한다. 전술한 참고구성 1 내지 참고구성 4의 어느 것에 비하여서도, 콘덴서(412)의 용량치는 작아도 좋다. 저항 소자(416)는 방전 저항으로서 기능한다.
또한, 고체 촬상 장치(10)에 의해서는, 도면 중에 파선으로 도시하는 바와 같이, 저항 소자(416)와 병렬로 콘덴서(418)(용량치는 예를 들면 1000 내지 4700피코패럿(pF) 정도)를 마련하는 일도 있다. 이 콘덴서(418)는 이른바 디커플링 커패시터로서 마련되어 있고, 예를 들면 수직 전송 클록이나 수평 전송 클록 등의 영향을 받기 어렵게 한다. 촬상 장치 내에서의 전송 클록과 기판 전압 단자(φSUB)의 용량 결합이 크거나 클록의 상승이나 하강이 가파른 경우, 디커플링 커패시터가 필요하게 된다.
여기서, 제3 전위(V3)로서는, 기준 전위(VM)와 제1 전위(VH) 사이의 전위이고, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)의 최대 정격 전압과 대응한 소정 전위로 설정한다. 상세하게는, 이하의 조건을 충족시키는 것으로 한다. 우선, 기판 전압 단자(φSUB)의 정격 전압(바람직하게는 최대 정격 전압)과 대응한 소정 전위와의 관계에 있어서는, 다이오드(414)의 순방향 강하 전압의 절대치를 VF로 하고, 「기판 전압 제어 회로(402)+출력 회로(403)」가 기판 전압 단자(φSUB)에 출력한 최소의 전압(바람직하게는, 이 전압은 편차를 포함한 경우의 최소치인 것이 좋다)을 VL로 하면, 하한은 「V3-VF＞-VL」를 만족하고, 상한은 「V3-VF<기판 전압 단자(φSUB)의 최소치」를 만족하는 제3 전위(V3)를 선정한다(예를 들면 1.8V계나 3V계를 사용한다). 이 조건을 제3 전위(V3)의 정격 전압 조건으로 기재한다. 편차를 고려한 경우에도 이 전압 조건을 충족시키는 것이 바람직하고, 상세하게는, 제3 전위(V3)의 최대치를 V3max, 다이오드(414)의 순방향 강하 전압의 절대치의 하한(다이오드(414)에서의 순방향 강하 전압의 최소치)를 VFmin로 하고, 기판 전압 단자(φSUB)의 전위의 절대 최대 정격의 절대치의 하한(기판 전압 단자(φSUB)의 최소 전압, 즉 최소 허용 전압)을 VLmin로 하면, 하한은 「V3max-VFmin＞-VLmin」를 만족하는 것이 바람직하다. 이 조건을 제3 전위(V3)의 최대 허용 조건으로 기재한다.
또한, 이 최대 허용 조건은, 다이오드(414)의 순방향 강하 전압과 기판 전압 단자(φSUB)의 정격 전압(허용 전압)의 어느 것에 대해서도 최소치를 취하여 규정하였지만, 어느 한쪽을 정격치로서 규정하여도 좋다. 이 경우, 최대 허용 조건에 비하면, 편차에 따라서는 통상 동작에 영향을 주어 버릴 가능성이 있다. 이것은, 기판 전압 단자(φSUB)에 접속된 다이오드(414)가 통상 동작시에 온 하여 버릴 가능성이 있기 때문이다. 이에 대해, 전술한 최대 허용 조건은, 다이오드(414)가 순방향으로 온 하지 않기 위한 조건을 나타내고 있고, 편차 등이 있어도 기판 전압 단자(φSUB)에 접속된 다이오드(424)가 통상 동작시에 온 하여 버리는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 편차 등에 좌우되지 않고서 통상 동작에의 영향을 확실하게 방지할 수 있고, 전원의 기동시나 차단시 등에 고체 촬상 장치(10)를 확실하게 파손이나 열화로부터 보호할 수 있다.
본 실시 형태의 보호 장치(400)에서는, 셔터 단자(SUB)의 출력(전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT))는 제3 전위(V3)에서의 클램프가 행하여진 후에, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 입력된다. 그 때문에, 전원 투입시에 마이너스 전압으로부터 n형 기판을 보호할 수 있다. 또한, 이와 같은 보호 기능의 실현을 위해서는, 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)와 제3 전위(V3)의 전원 기동시의 상승(기동) 순서는, 도 7에 도시하는 상태를 충족시키는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전위(VH)나 제2 전위(VL)가 상승하기(기동하는) 이전에 제3 전위(V3)가 상승하고 있는(기동하고 있는) 것이 바람직하다. 이 조건을 제3 전위(V3)의 기동 조건으로 기재한다.
더욱 바람직하게는, 제3 전위(V3)가 상승한 후의 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)의 전원 기동시의 상승 순서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 전위(VH)가 상승한(기동한) 후에 제2 전위(VL)가 상승하는(기동하는) 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들면, 도 3에 도시한 상태와 같으면 좋은 것을 의미하고 있다.
또한, 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)와 제3 전위(V3)의 전원 차단시의 하강(차단)순서는, 도 7에 도시하는 상태를 충족시키는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전위(VH)나 제2 전위(VL)가 하강한(차단한) 후에 제3 전위(V3)가 하강하는(차단하는) 것이 바람직하다. 이 조건을 제3 전위(V3)의 정지조건으로 기재한다.
더욱 바람직하게는, 제3 전위(V3)가 하강하기(차단하기) 전의 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL)의 전원 차단시의 하강 순서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 전위(VL)가 하강한(차단한) 후에 제1 전위(VH)가 하강하는(차단하는) 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들면, 도 3에 도시한 전원 기동시와는 반대의 순서로 하강하면 좋은 것을 의미하고 있다. 예를 들면, 도 3에서 도시한 바와 같이 20퍼센트(%)점에서의 시간으로 규정하는 경우라면, 제2 전위(VL)가 20퍼센트(%)점부터 하강하여 정지하기(거의 0퍼센트(%)점에 달하기)까지의 기간을 t3으로 하고, 제1 전위(VH)가 20퍼센트(%)점부터 하강하여 정지하기까지의 기간을 t4라고 한 경우, t3≥t4가 충족되는 것이 바람직하다.
즉, 전원 기동시와 전원 차단시의 쌍방을 고려한 경우, 고체 촬상 장치(10)의 제1 전위(VH)(정전원) 및 제2 전위(VL)(부전원)보다도, 전원 투입시는 먼저 상승하고 있고, 또한, 전원 차단시에는, 고체 촬상 장치(10)의 전원이 하강한 후에 하강하는 제3 전위(V3)를 공급하는 전원이 요구된다.
[동작]
본 실시 형태의 촬상 장치(1)의 보호 장치(400)의 동작에 관해 설명한다. 이하에서는, 제3 전위(V3)는, 전압치가 최대 허용 조건(V3max＞-VLmin+VFmin)을 충족시키고, 전원 기동시에는 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)의 전원(제1 전위(VH), 제2 전위(VL))가 상승하기 전에 상승함과 함께, 전원 차단시에는 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)의 전원이 하강한 후에 하강하는 전원으로부터 공급되는 것으로 한다.
[전원 기동시의 보호 동작]
우선, 전원 기동시의 동작에 관해 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)에의 전원(제1 전위(VH)용 및 제2 전위(VL)용)이 상승하기 전에, 제3 전위(V3)가 상승된다. 제3 전위(V3)가 상승하면, 다이오드(414)에 순방향 강하 전압이 걸려서 온 하기 때문에 전류가 흐르고, 그 결과, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에는, 다이오드(414)로부터 저항 소자(416)에 흐르는 전류치에 따른 전압이 발생한다.
다음에, 구동 전원(46)은, 제1 전위(VH) 및 제2 전위(VL)를 상승한다. 이들의 전원을 상승한 때, 제1 전위(VH)용의 정전원 및 제2 전위(VL)용의 부전원이 상승 타이밍이나 스루 레이트에 의해서는, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 마이너스의 전압이 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 빠져 버리는 일이 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 보호 장치(400)가 구비되어 있어서, 이와 같은 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)에 접속한 다이오드(414)가 응답하여 전원 기동시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다. 제3 전위(V3)의 최대 허용 조건을 충족시키도록 제3 전위(V3)를 선정함에 의해, 다이오드(414)의 순방향 강하 전압이나 기판 전압 단자(φSUB)의 전위의 절대 최대 정격에 편차가 있어도 확실하게 전원 기동시의 보호 기능이 작용한다.
정전원의 전원 전압(제1 전위(VH))가 상승함에 따라, 기판 전압 단자(φSUB)의 출력 전압도 상승한다. 이 전압이 다이오드(414)에 의해 클램프되어 있는 전압보다도 커진 경우, 다이오드(414)는 오프 하여, 정상 전류를 흘리지 않게 된다. 이것은, 통상 동작 상태에서는, 다이오드(414)를 통한 정상적인 전류가 발생하지 않는 것을 의미한다. 본 실시 형태의 보호 장치(400)에서는, 참고구성 2 내지 참고구성 4와는 달리, 정상 전류를 필요로 하지 않기 때문에, 보호 장치(400)의 소비 전력을 실질적(보호 기능이 작용하는 분을 제외한)으로 0밀리와트로 할 수 있다.
[통상 동작]
다음에, 통상의 동작에 관해 설명한다. 통상 동작시, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 출력된 전자 셔터 드라이브 펄스(ΦSHT)의 교류 성분이 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 입력된다. 이 때, 다이오드(414)는 항상 역바이어스가 걸려서 오프 하고 있다. 참고구성 1의 다이오드(424)나 참고구성 2 내지 참고구성 4의 다이오드(414)와 같은 특수하고 고가의 다이오드는 필요하지 않다. 예를 들면, 참고구성 2 내지 참고구성 4에서는, 순바이어스의 다이오드(414)에, 역바이어스의 교류 신호가 입력되기 때문에, 역회복 시간이 빠른 다이오드를 필요로 하는 것과는 다르다.
본 실시 형태의 보호 장치(400)에서는, 수직 드라이버(42V)와 고체 촬상 장치(10)와의 사이에 마련하는 직류 성분의 제거 기능을 하는 부재로서 콘덴서(412)만을 사용하고 있다. 직류 제거(직류 컷트)가 1회로 끝나기 때문에, 참고구성 1 내지 참고구성 4보다도 콘덴서(412)의 용량치를 작게 할 수 있고, 예를 들면 이른바 0603사이즈나 그 이하의 초소형의 세라믹 콘덴서 등을 선택할 수도 있다.
또한, 용량치를 작게 할 수 있으면, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 제어에 걸리는 천이 시간도 단축된다. 이것은, 직류 제거가 1회인(콘덴서(412)만에 의한) 경우의 천이 시간이, 콘덴서(412)의 용량치(C412)와 저항 소자(416)의 저항치(R416)와의 곱에 비례하기 때문이다. 예를 들면 도시한 시정수의 경우, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 제어에 걸리는 천이 시간은 2밀리 초 정도로 할 수 있다.
이 천이 시간의 단축을, 참고구성 2와의 대비로 수치적으로 설명하면 이하와 같이 된다. 참고구성 2에서는, 직류 제거가 2회(콘덴서(412) 및 콘덴서(422)에 의한) 행하여지고, 천이 시간은 대강, 콘덴서(412)의 용량치(C412)와 저항 소자(416)의 저항치(R416)와의 곱(=0.1, 시정수(T1)로 한다)에 비례하고 전술한 바와 같이 25밀리 초 정도(T3으로 한다) 걸리고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는, 직류 제거가 1회(콘덴서(412)만에 의한) 행하여지고, 천이 시간은 대강, 콘덴서(412)의 용량치(C412)와 저항 소자(416)의 저항치(R416)와의 곱(=0.01, 시정수(T2)로 한다)에 비례하고 전술한 바와 같이 2밀리 초 정도(T4로 한다) 걸리고 있다. 참고구성 2의 T1(=0.1)와 본 실시 형태의 T2(=0.01)와의 비는 T1/T2=10이고, 이 값은 참고구성 2의 T3(25밀리 초)와 본 실시 형태의 T4(2밀리 초)와의 비(T3/T4)=12.5와 유사하다. 즉, 본 실시 형태의 보호 장치(400)에 의하면, 참고구성 2의 시정수(T1)에 대한 본 실시 형태의 시정수(T2)의 저감분 만큼 천이 시간을 단축할 수 있다.
본 실시 형태의 보호 장치(400)에서는, 콘덴서(412)의 양단에 걸리는 전압도 억제할 수 있다. 이것은, 참고구성 2 내지 참고구성 4에서는, 다이오드(414)의 클램프 전위(예를 들면 12.6V)에 콘덴서(412)를 접속하고 있음에 대해, 본 실시 형태의 보호 장치(400)에서는, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 직접 접속하고 있기 때문이다. 이 기판 전압 단자(φSUB)의 전압은, 고체 촬상 장치(10)나 그 동작 모드에 의해 다르지만, 약 5V 내지 11V의 전압이다. 그 때문에, 참고구성 2 내지 참고구성 4보다도 콘덴서(412)에 걸리는 단자 사이 전압을 억제할 수 있다.
[전원 차단시의 동작]
다음에, 전원 차단시의 동작에 관해 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제3 전위(V3)가 하강하기 전에, 구동 전원(46)은, 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)에의 전원(제1 전위(VH)용 및 제2 전위(VL)용)를 하강한다. 전원 전압(제1 전위(VH) 및 제2 전위(VL))가 하강하여, 기판 전압 단자(φSUB)가, 제3 전위(V3)-다이오드(414)의 순방향 강하 전압(VF) 이하가 되면, 다이오드(414)가 순방향 동작하게 되기 때문에 전류가 흐른다. 그 결과, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에는, 다이오드(414)로부터 저항 소자(416)에 흐르는 전류치에 따른 전압이 발생하기 때문에, 기판 전압 단자(φSUB)는 일정한 전압으로 클램프된다.
이 정전원(제1 전위(VH)용) 및 부전원(제2 전위(VL)용)의 하강시에도, 상승시와 마찬가지로, 그 하강 타이밍이나 스루 레이트에 의해서는, 수직 드라이버(42V)의 셔터 단자(SUB)로부터 마이너스의 전압이 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 단자(φSUB)에 빠지는 일이 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 보호 장치(400)가 구비되어 있어서, 이와 같은 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)에 접속한 다이오드(414)가 응답하여 전원 차단시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다. 제3 전위(V3)의 최대 허용 조건을 충족시키도록 제3 전위(V3)를 선정함에 의해, 다이오드(414)의 순방향 강하 전압이나 기판 전압 단자(φSUB)의 전위의 절대 최대 정격에 편차가 있어도 확실하게 전원 차단시의 보호 기능이 작용한다.
정전원(제1 전위(VH)용) 및 부전원(제2 전위(VL)용)이 하강한 후에 제3 전위(V3)가 하강된다. 이것에 의해, 다이오드(414)는, 오프 하여 보호 기능을 정지한다.
[작용 효과의 종합]
이상과 같이, 본 실시 형태의 보호 장치(400)에 의하면, 부품수가 적고 간단한 구성에 의해, 전원의 기동시나 차단시에, CCD 등의 고체 촬상 장치(10)의 반도체 기판에 이상 전압(구체적으로는 기준 전위(VM)에 대해 제2의 방향(마이너스 방향)의 전압)이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시 형태의 보호 장치(400)는, 수직 드라이버(42V)와 고체 촬상 장치(10) 사이의 직류 제거를 행한 부재로서 콘덴서(412)만을 사용하고 있기 때문에, 직류 성분의 제거가 1회로 끝난다. 이 때문에, 콘덴서(412)의 용량치를 작게 할 수 있고, 보다 작은 부품(예를 들면 0603 사이즈의 초소형의 세라믹 콘덴서 등)를 선택할 수 있고, 나아가서는, 고체 촬상 장치(10)의 기판 전압 제어에 걸리는 천이 시간을 단축할 수 있다. 나아가서는, 본 실시 형태의 보호 장치(400)에 의하면, 콘덴서(412)의 양단 전압을 억제할 수 있기 때문에, 콘덴서(412)에서의 DC 바이어스 의존성의 영향도 받기 어렵고, 정상 전류도 필요로 하지 않기 때문에 특별한 다이오드를 필요로 하지 않는다.
실시예 1
도 8은, 실시예 1의 촬상 장치(1A) 및 보호 장치(400A)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 실시예 1(후술하는 다른 실시예도 마찬가지)은, 제3 전위(V3)용의 전원으로서 수평 드라이버(42H)에 공급되고 있는 전원을 이용하는 점에 특징이 있다. 후술하는 다른 실시예와의 상위점으로서, 기판 전압 제어 회로(402) 및 출력 회로(403)는, 고체 촬상 장치(10)에 구비되어 있다. 기판 전압 제어 회로(402)를 디바이스 내부에 갖는 기판 전압 제어 회로 내부 생성형으로 하고 있다.
실시예 1의 촬상 장치(1A)는, 고체 촬상 장치(10), 타이밍 신호 생성부(40), 드라이버(42)(펄스 구동부), 구동 전원(46) 및 보호 장치(400A)(전술한 본 실시 형태의 보호 장치(400))를 구비한다. 전술한 바와 같이, 보호 장치(400A)는, 드라이버(42)와 고체 촬상 장치(10)와의 사이에 배치된다.
고체 촬상 장치(10)로서는, 예를 들면, 센서부의 배열(수직 방향의 배열)의 사이에 수직 전하 전송부가 배열된 인터라인 방식의 CCD형의 고체 촬상 장치(IT-CCD)를 v상(예를 들면 4상)으로 구동하는 것이다. CCD형의 고체 촬상 장치(10)는, 반도체 기판상에, 화소(유닛 셀)에 대응하여 수광 소자의 한 예인 포토 다이오드 등으로 이루어지는 센서부(11)(감광부 ; 포토 셀)가 다수, 수직(열)방향 및 수평(행)방향으로 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있는 촬상 에어리어(14)(촬상부)를 구비한다. 촬상 에어리어(14)에는, 센서부(11)의 수직열마다 v상 구동에 대응하는 복수개의 수직 전송 전극이 마련되는 수직 전송부(13)(수직 CCD, V레지스터부, 또는 수직 전하 전송부라고도 칭하여진다)가 배열되어 있다. 각 수직 전송 전극은, 하나의 센서부(11)에 몇 개(예를 들면, 2개)의 수직 전송 전극이 대응하도록 형성되고, 수직 전송 클록에 의거한 드라이버(42)로부터 공급되는 v종류의 수직 드라이브 펄스(ΦV)(ΦV_1 내지 ΦV_v)로 전하를 수직 방향으로 전송 구동하도록 구성되어 있다. 전하의 전송 방향은 도면 중 종(열)방향이고, 이 방향으로 수직 전송부(13)가 마련되고, 이 방향에 직교하는 방향(수평 방향, 행방향)으로 수직 전송 전극이 복수개 병렬된다.
고체 촬상 장치(10)에는, 복수개의 수직 전송부(13)의 각 전송처측 단부인 최후의 행의 수직 전송부(13)에 인접하여, 전하의 주된 전송 방향(도면의 오른쪽부터 왼쪽 방향)으로 복수의 수평 전송 레지스터(212)가 연재되는 수평 전송부(15)가 마련되어 있다. 도시한 예에서는, 수평 전송 레지스터(212)는, 촬상 에어리어(14)(소자부)를 넘는 영역까지 배설되어 있다. 수평 전송부(15)는, 복수의 수평 전송 레지스터(212)가 전송 방향으로 배열된 수평 전송로(210)(수평 CCD, H 레지스터부, 또는 수평 전하 전송부라고도 칭하여진다)를 구비한다. 경우에 따라서는, 수평 전송로(210)의 수직 전송부(13)(촬상 에어리어(14))와는 반대측에 잉여 전하 소사부(掃捨部)가 마련되는 일도 있다. 수평 전송로(210)는 1라인분으로 한하지 않고 복수 라인분 마련하여도 좋지만, 그 경우, 잉여 전하 소사부는 수평 전송로(210)의 수에 적합하도록 배치된다.
수평 전송로(210)는, 예를 들면 h상(예를 들면 2상 또는 4상)의 수평 전송 클록에 의거한 수평 드라이브 펄스(ΦH)(ΦH_1 내지 ΦH_h)에 의해 전송 구동되고, 복수개의 수직 전송부(13)로부터 옮겨진 1라인분의 전하를, 수평 블랭킹 기간 후의 수평 주사 기간에서 순차적으로 수평 방향으로 전송한다. 이 때문에 h상 구동에 대응한 복수개(예를 들면 2개)의 수평 전송 전극이 마련된다. 또한, 전송 방향의 단부인 최종단의 수평 전송 레지스터(212)를 최종단 수평 전송 레지스터(214)(LHreg)라고 기재한다.
수평 전송부(15)의 전송처의 단부(최종단 수평 전송 레지스터(214))에는, 수평 전송부(15)에 의해 수평 전송된 전하를 전기신호로 변환하여 아날로그의 촬상 신호로서 출력하는 전하·전기신호 변환부(16)(CCD의 출력 회로(출력부))가 마련되어 있다. 전하·전기신호 변환부(16)에는 구동 전원(46)으로부터 전용의 전원이 공급되고 있다. 전하·전기신호 변환부(16)의 최종단 수평 전송 레지스터(214)와의 접속 부분을 전하 입력부(17)라고 칭한다. 전하·전기신호 변환부(16)는, 전하 입력부(17)의 전하량에 따른 전기신호의 변동을 검출할 수 있으면 좋고, 여러 가지의 구성을 채택할 수 있다. 예를 들면, 기생 용량을 갖는 확산층인 플로팅 디퓨전(Floating Diffusion : FD부)을 전하 입력부(17)(이 예에서는 전하 축적부)로 이용한 플로팅 디퓨전 앰프(FDA ; Floating Diffusion Amp) 구성의 증폭 회로가 전형적으로 사용된다. 예를 들면, 최종단 수평 전송 레지스터(214)의 전하·전기신호 변환부(16)측에는 수평 출력 게이트(230)(HOG : Hreg Output Gate)가 배치되고, 전하·전기신호 변환부(16)와 수평 출력 게이트(230)와의 접속 개소에는 플로팅 디퓨전부가 배치된다. 플로팅 디퓨전부는 전하·전기신호 변환부(16)를 이루는 트랜지스터의 게이트에 접속된다. 전하·전기신호 변환부(16)는, 수평 전송부(15)로부터 차례로 주입되는 전하를 도시하지 않은 플로팅 디퓨전에 축적하고, 축적한 전하를 신호 전압으로 변환하여, 예를 들면, 도시하지 않은 소스 폴로워 구성의 출력 회로를 통하여, 촬상 신호(Vo)(CCD 출력 신호)로서 출력한다. 전하·전기신호 변환부(16)의 출력단의 소스 폴로워는 충분한 구동 능력이 없다. 이 때문에, 소스 팔로워에서 증폭한 CCD 출력 신호가 열화되지 않도록, 전하·전기신호 변환부(16)로부터 출력된 촬상 신호(Vo)는 우선, 버퍼부(60)에 입력되고, 버퍼부(60)를 통하여 아날로그 프런트 엔드(AFE)의 신호 처리부에 보내진다. 단, 이것으로 한정되지 않고, 전하 입력부(17)에 플로팅 게이트를 이용한 구성 등, 전하·전기신호 변환 기능을 갖는 한, 여러 가지의 구성을 채택할 수 있다.
타이밍 신호 생성부(40)는, 고체 촬상 장치(10)를 구동하기 위한 여러 가지의 펄스 신호("L"레벨과 "H"레벨의 2치)를 생성하여 드라이버(42)에 공급한다. 드라이버(42)는, 타이밍 신호 생성부(40)로부터 공급된 여러 가지의 구동 클록(구동 펄스)을 소정 레벨의 드라이브 펄스로 하여 고체 촬상 장치(10)에 공급한다. 예를 들면, 타이밍 신호 생성부(40)는, 수평 동기 신호(HD)나 수직 동기 신호(VD)에 의거하여, 고체 촬상 장치(10)의 센서부(11)에 축적된 전하를 판독하기 위한 판독 펄스(VRG), 판독 전하를 수직 방향으로 전송 구동하고 수평 전송부(15)에 건네주기 위한 수직 전송 클록(V1) 내지 수직 전송 클록(Vv)(v는 구동시의 상수(相數)를 나타낸다 ; 예를 들면, 4상 구동시에는 V4) 등의 수직 전송계의 구동 클록을 생성한다. 고체 촬상 장치(10)는, 전자 셔터에 대응하는 것이고, 타이밍 신호 생성부(40)는, 전자 셔터 펄스(SHT)도 수직 전송계의 드라이버(42)에 공급한다. 타이밍 신호 생성부(40)는 또한, 수직 전송부(13)로부터 건네진 전하를 수평 방향으로 전송 구동하여 전하·전기신호 변환부(16)에 건네주기 위한 수평 전송 클록(H1) 내지 수평 전송 클록(Hh)(h는 구동시의 상수를 나타낸다 ; 예를 들면, 2상 구동시에는 H2), 최종단 수평 전송 레지스터(214)(LHreg)를 구동하는 수평 전송 클록(LH), 수평 출력 게이트(230)(HOG)를 구동하는 출력 클록(HRG)(리셋 펄스) 등의 수평 전송계의 구동 클록을 생성한다.
드라이버(42)는, 타이밍 신호 생성부(40)로부터 공급된 여러 가지의 클록 펄스를 소정 레벨의 전압 신호(드라이브 펄스)로 변환하고, 또는 다른 신호로 변환하여 고체 촬상 장치(10)에 공급한다. 예를 들면, 드라이버(42)는, 레벨 시프트부(42LS), 수직 전송부(13)를 구동하는 수직 드라이버(42V), 수평 전송부(15)를 구동하는 수평 드라이버(42H), 수평 출력 게이트(230)(HOG)를 구동하는 수평 출력 드라이버(42HRG)(수평 리셋 게이트 드라이버, RG 드라이버) 및 최종단 수평 전송 레지스터(214)(LHreg)를 구동하는 수평 최종단 드라이버(42LH)(LH 드라이버)를 갖는다. 수평 드라이버(42H), 수평 최종단 드라이버(42LH), 수평 출력 드라이버(42HRG)는 어느 것이나 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부의 한 예이다. 레벨 시프트부(42LS)에는, 타이밍 신호 생성부(40)로부터 각종의 구동 클록이 공급된다. 레벨 시프트부(42LS)는, 이 구동 클록의 로우 레벨이나 하이 레벨을 소요 레벨로 변환하여 수직 드라이버(42V), 수평 드라이버(42H), 수평 출력 드라이버(42HRG) 및 수평 최종단 드라이버(42LH)에 공급한다.
레벨 시프트부(42LS), 수직 드라이버(42V), 수평 드라이버(42H), 수평 출력 드라이버(42HRG) 및 수평 최종단 드라이버(42LH)의 각각에는, 각각에 적합한 전압치의 전원이 공급된다. 예를 들면, 구동 전원(46)으로부터는, 제1 전위(VH)와 제2 전위(VL) 죄 전원 전압으로서 고체 촬상 장치(10)나 수직 드라이버(42V) 등에 공급됨과 함께, 수평 드라이버 전원 전위(VHD)가 수평 드라이버(42H)용의 전원 전압으로서 공급된다. 그리고, 실시예 1의 특징점으로서, 보호 장치(400A)의 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 수평 드라이버(42H)의 전원단으로 하고 있다. 이것에 의해, 제3 전위(V3)는 수평 드라이버 전원 전위(VHD)와 일치한다.
여기서, 수평 드라이버 전원 전위(VHD)(=제3 전위(V3))는, 제3 전위(V3)의 정격 전압 조건 「V3=VHD＞-VL+VF」 또는 최대 허용 조건(V3max=VHDmax＞-VLmin+VFmin)을 충족시키고, 전원 기동시에는 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)의 전원(제1 전위(VH), 제2 전위(VL))가 상승하기 전에 상승함과 함께, 전원 차단시에는 고체 촬상 장치(10) 및 수직 드라이버(42V)의 전원이 하강한 후에 하강한다. 이것에 의해, 소자 보호의 기본 원리에서 설명한 바와 같이, 보호 장치(400A)(특히 다이오드(414))에 의한 전원 기동시의 보호 기능이나 전원 차단시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 전원 기동시나 전원 차단시에 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다.
실시예 2
도 9는, 실시예 2의 촬상 장치(1B) 및 보호 장치(400B)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 실시예 2는, 실시예 1에 대해, 기판 전압 제어 회로(402) 및 출력 회로(403)를 고체 촬상 장치(10) 드라이버(42) 내에 실장하도록 변경한 것이다. 고체 촬상 장치(10)의 외부에 마련된 기판 전압 제어 회로(402)로부터 기판 전압이 공급되는 외부 생성형의 한 예이다. 보호 장치(400B)는 보호 장치(400A)와 마찬가지이다.
실시예 2에서도, 보호 장치(400B)의 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 수평 드라이버(42H)의 전원단으로 한다. 수평 드라이버 전원 전위(VHD)(=제3 전위(V3))는, 실시예 1과 마찬가지로, 제3 전위(V3)의 정격 전압 조건 또는 최대 허용 조건을 충족시키고, 또한, 전원 기동시의 상승 순서나 전원 차단시의 하강 순서도 실시예 1과 마찬가지이다. 이것에 의해, 실시예 2에서도, 보호 장치(400B)(특히 다이오드(414))에 의한 전원 기동시의 보호 기능이나 전원 차단시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 전원 기동시나 전원 차단시에 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다.
실시예 3
도 10은, 실시예 3의 촬상 장치 1C 및 보호 장치(400C)를 설명하는 도면(회로 구성도)이다. 실시예 3은, 실시예 1에 대해, 기판 전압 제어 회로(402) 및 출력 회로(403)를 고체 촬상 장치(10)나 드라이버(42)가 아니고, 그들의 외부에 배치하도록 변경한 것이다. 고체 촬상 장치(10)의 외부에 마련된 기판 전압 제어 회로(402)로부터 기판 전압이 공급되는 외부 생성형의 다른 예이다. 보호 장치(400C)는 보호 장치(400A)와 마찬가지이다.
실시예 3에서도, 보호 장치(400C)의 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 수평 드라이버(42H)의 전원단으로 한다. 수평 드라이버 전원 전위(VHD)(=제3 전위(V3))는, 실시예 1과 마찬가지로, 제3 전위(V3)의 정격 전압 조건 또는 최대 허용 조건을 충족시키고, 또한, 전원 기동시의 상승 순서나 전원 차단시의 하강 순서도 실시예 1과 마찬가지이다. 이것에 의해, 실시예 3에서도, 보호 장치(400C)(특히 다이오드(414))에 의한 전원 기동시의 보호 기능이나 전원 차단시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 전원 기동시나 전원 차단시에 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다.
[실시예 1 내지 실시예 3의 변형예]
실시예 1 내지 실시예 3에서는, 보호 장치(400)의 다이오드(414)의 애노드단의 접속처를 수평 드라이버(42H)의 전원단으로 함에 의해, 수평 드라이버(42H)용의 전원을 제3 전위(V3)용의 전원에 이용하고 있지만, 제3 전위(V3)용의 전원에 이용할 수 있는 것은, 수평 드라이버(42H)용의 전원으로는 한정하지 않는다. 예를 들면, 마찬가지로 드라이버(42) 내에 실장되어 있는 레벨 시프트부(42LS), 수평 출력 드라이버(42HRG), 또는, 수평 최종단 드라이버(42LH) 등의 수직 드라이버(42V)를 제외하는 기능부용의 전원을 이용하여도 좋다. 또는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10)의 출력 회로로서 기능하는 전하·전기신호 변환부(16)용의 전원을 이용하여도 좋다. 어느 변형예도, 보호 장치(400)의 부근에 배치된 드라이버(42) 또는 고체 촬상 장치(10)용의 전원을 이용하기 때문에 배선의 배열의 부적합함은 없다. 또한, 도 11은 실시예 1의 구성에 대한 변형예로 나타내고 있지만, 실시예 2 및 실시예 3에 대해서도 마찬가지의 변형을 적용할 수 있다. 또한, 이들의 각 전원을 임의로 선택 가능하게 구성하여도 좋다. 이 경우, 실태에 맞추어서 최적의 전원을 선택하여 제3 전위(V3)용의 전원으로서 이용할 수 있다. 드라이버(42) 내의 각 전원을 전환 사용하는 구성으로 하는 것은 간단하게 실현할 수 있다.
이들의 변형예에서도, 각 기능부용의 전원 전위는, 실시예 1과 마찬가지로, 제3 전위(V3)의 정격 전압 조건 또는 최대 허용 조건을 충족시키고, 또한, 전원 기동시의 상승 순서나 전원 차단시의 하강 순서도 실시예 1과 마찬가지로 할 수 있다. 이것에 의해, 당해 변형예에서도, 보호 장치(400)(특히 다이오드(414))에 의한 전원 기동시의 보호 기능이나 전원 차단시의 보호 기능이 작용하기 때문에, 전원 기동시나 전원 차단시에 마이너스의 전압이 기판 전압 단자(φSUB)에 빠진 경우에도, 기판 전압 단자(φSUB)가 마이너스의 전압이 되는 것을 막을 수 있다.
실시예 4
실시예 4는, 실시예 1 내지 실시예 3에 대해, 제3 전위(V3)용의 전원으로서 드라이버(42)의 각 기능부(수직 드라이버(42V)는 제외한다)나 고체 촬상 장치(10)의 전하·전기신호 변환부(16)에 공급되고 있는 전원을 이용하는 것은 아니고, 이들 이외의 기능부에 공급되고 있는 전원을 이용하는 점에 특징이 있다.
예를 들면, 촬상 장치(1)를 구성하는 경우에, 고체 촬상 장치(10)와 아날로그 프런트 엔드(AFE)와 구동 제어부, 그 밖의 주변 회로를 1패키지에 수용하여 촬상 장치 모듈로서 제공하는 일이 있다. 촬상 장치 모듈로부터 고체 촬상 장치(10)를 제외한 아날로그 프런트 엔드(AFE)와 구동 제어부를 종합하여 CCD 카메라 프런트 엔드(광의의 아날로그 프런트 엔드)라고 기재한다. 또한, 이 촬상 장치 모듈과 광학계(촬상 렌즈를 주요부로 하는)와 본체 유닛에 의해 촬상 장치(1)의 전체를 구성하는 일도 있다. 본체 유닛은, 촬상 장치 모듈에 의해 얻어지는 촬상 신호에 의거하여 영상 신호를 생성하여 모니터 출력하거나 소정의 기억 미디어에 화상을 격납하거나 하는 기능 부분을 갖는다.
이와 같은 경우에, 제3 전위(V3)용의 전원으로서는, 이하와 같은 것이 선택 후보가 될 수 있다. 물론, 전술한 제3 전위(V3)용의 조건(정격 전압 조건 또는 최대 허용 조건, 바람직하게는 기동 조건이나 정지 조건도)을 충족시키는 한이다. 하기에 한 예를 기재한다. 또한, 이하에 기술하는 각 전원을 임의로 선택 가능하게 구성하여도 좋다. 이 경우, 실태에 맞추어서 최적의 전원을 선택하여 제3 전위(V3)용의 전원으로서 이용할 수 있다.
우선, CCD 카메라 프런트 엔드로 사용하고 있는 전원이 후보이고, 예를 들면, 타이밍 펄스 발생 회로, CDS 회로(상관 이중 샘플링), OB(Optical Black) 클램프 회로, AD 변환 회로, 캘리브레이션 회로, DLL 회로, PLL 회로, 입출력(IO, INPUT/OUTPUT) 회로, 고속 인터페이스 회로, CMOS 출력 회로, LVDS 출력 회로 등에서 사용되는 전원을 사용할 수 있다. 또는, DSP, FPGA, CPU, 메모리(휘발성 메모리, SDRAM, 불휘발성 메모리, 플래시 메모리) 등에서 사용되는 전원을 사용할 수 있다. 나아가서는, 인터페이스부가 사용하고 있는 전원이 후보이고, 예를 들면, USB, HDMI, RGB 출력, 비디오 출력, PCI Express(등록상표), PCI, AGP, RS-232C, ISA, IDE, SATA 등의 인터페이스용 전원을 사용할 수 있다. 건전지, 버튼 전지, 또는, 리튬 이온 전지 등의 전지로부터 공급되고 있는 전원을 사용할 수 있다. 전원용 IC가 사용하고 있는 전원도 후보이고, 예를 들면, DCDC 컨버터나 ACDC 컨버터에서 사용되는 전원을 사용할 수 있다. 표시부(디스플레이)가 사용하고 있는 전원도 후보이고, 예를 들면, 액정, 유기 EL, 브라운관, 터치 패널 등에서 사용되는 전원을 사용할 수 있다.
또한, 발진자나 발진기가 사용하고 있는 전원, 통신(무선인지 유선인지는 불문)용의 전원, 스트로보, LED, 또는, 버튼 조작 등에 사용된 드라이버용의 전원도 사용할 수 있다. 데이터 기억부(기억)가 사용하고 있는 전원도 후보이고, 예를 들면, 하드 디스크 장치, SSD, 플렉시블 디스크, CD(콤팩트 디스크), DVD, Blu-ray, MO, HD-DVD 등에서 사용되는 전원을 사용할 수 있다. 나아가서는, 렌즈 제어용의 전원이나, GPS, 가속도 센서, 또는, 온도 센서 등의 각종의 센서용의 전원도 사용할 수 있다.
이상, 본 명세서에서 개시하는 기술에 관해 실시 형태를 이용하여 설명하였지만, 청구항의 기재 내용의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 본 명세서에서 개시하는 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 실시 형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있고, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 명세서에서 개시하는 기술의 기술적 범위에 포함된다. 상기한 실시 형태는, 청구항에 관한 기술을 한정하는 것이 아니고, 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합의 전부가, 본 명세서에서 개시하는 기술이 대상으로 하는 과제의 해결 수단에 필수라고는 한하지 않는다. 전술한 실시 형태에는 여러 가지의 단계의 기술이 포함되어 있고, 개시되는 복수의 구성 요건에서의 알맞은 조합에 의해 여러 가지의 기술을 추출할 수 있다. 실시 형태에 나타나는 전 구성 요건으로부터 몇가지의 구성 요건이 삭제되어도, 본 명세서에서 개시하는 기술이 대상으로 하는 과제와 대응한 효과를 얻을 수 있는 한에 있어서, 이 몇가지의 구성 요건이 삭제된 구성도, 본 명세서에서 개시하는 기술로서 추출될 수 있다.
예를 들면, 상기 실시 형태의 기재에 입각하면, 청구의 범위에 기재된 청구항에 관한 기술은 한 예이고, 예를 들면, 이하의 기술이 추출된다. 이하 열기한다.
[부기 1]
제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치와,
고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와,
펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있는 보호부를
구비하고,
보호부는, 펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 가지며,
다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있고,
고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 촬상 장치.
[부기 2]
전위점에는, 전압 단자의 최대 정격 전압과 대응하고 있는 전위가 인가되는 부기 1에 기재된 촬상 장치.
[부기 3]
전위점에는, 전압 단자의 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압과의 합을 하회하는 전위가 인가되는 부기 1 또는 부기 2에 기재된 촬상 장치.
[부기 4]
전위점에는, 전압 단자의 최소 허용 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압과의 합을 하회하는 전위가 인가되는 부기 3에 기재된 촬상 장치.
[부기 5]
전위점에는, 전압 단자의 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압의 최소치와의 합을 하회하는 전위가 인가되는 부기 1 내지 부기 4의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 6]
전위점에는, 전압 단자의 최소 허용 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압의 최소치와의 합을 하회하는 전위가 인가되는 부기 5에 기재된 촬상 장치.
[부기 7]
펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원의 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 부기 1 내지 부기 6의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 8]
고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것이 사용되고,
전원 기동시에는, 제1 전위가 기동한 후에 제2 전위가 기동하는 부기 1 내지 부기 7의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 9]
고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원이 차단한 후에 전위점의 전위가 차단하는 부기 1 내지 부기 8의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 10]
고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것이 사용되고,
전원 차단시에는, 제2 전위가 차단한 후에 제1 전위가 차단하는 부기 9에 기재된 촬상 장치.
[부기 11]
펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
전위점은, 수평 펄스 구동부용의 전원과 접속되어 있는 부기 1 내지 부기 10의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 12]
고체 촬상 장치는, 촬상 신호를 출력하는 출력부를 가지며,
전위점은, 출력부용의 전원과 접속되어 있는 부기 1 내지 부기 10의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 13]
전위점은, 고체 촬상 장치용 및 펄스 구동부용 이외의 기능부용의 전원과 접속되어 있는 부기 1 내지 부기 10의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 14]
전압 단자에 소정 전위를 인가하는 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
기판 전압 제어 회로는, 고체 촬상 장치 내에 실장되어 있는 부기 1 내지 부기 13의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 15]
전압 단자에 소정 전위를 인가하는 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
기판 전압 제어 회로는, 펄스 구동부 내에 실장되어 있는 부기 1 내지 부기 13의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 16]
전압 단자에 소정 전위를 인가하는 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
기판 전압 제어 회로는, 고체 촬상 장치 및 펄스 구동부의 외부에 배치되어 있는 부기 1 내지 부기 13의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 17]
보호부는, 저항 소자와 병렬 접속된 콘덴서를 갖는 부기 1 내지 부기 16의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
[부기 18]
제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치를 보호하는 보호 장치로서,
고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있고,
펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 가지며,
다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있고,
고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 고체 촬상 장치의 보호 장치.
[부기 19]
펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원의 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 부기 18에 기재된 보호 장치.
[부기 20]
고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원이 차단한 후에 전위점의 전위가 차단하는 부기 18 또는 부기 19에 기재된 보호 장치.
1 : 촬상 장치 10 : 고체 촬상 장치
11 : 센서부 13 : 수직 전송부(수직 CCD)
14 : 촬상 에어리어 15 : 수평 전송부(수평 CCD)
16 : 전하·전기신호 변환부 40 : 타이밍 신호 생성부
42 : 드라이버 42H : 수평 드라이버
42LH : 수평 최종단 드라이버 42HRG : 수평 출력 드라이버
42V : 수직 드라이버 46 : 구동 전원
60 : 버퍼부 210 : 수평 전송로
212 : 수평 전송 레지스터 214 : 최종단 수평 전송 레지스터
230 : 수평 출력 게이트 400 : 보호 장치(보호부)
410 : 클램프 회로 412 : 콘덴서
414 : 다이오드 416 : 저항 소자
418 : 콘덴서

Claims (20)

  1. 제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치와,
    고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와,
    펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있는 보호부를 구비하고,
    보호부는, 펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 가지며,
    다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있고,
    고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하며,
    펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
    전위점은, 수평 펄스 구동부용의 전원과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    전위점에는, 전압 단자의 최대 정격 전압과 대응하고 있는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    전위점에는, 전압 단자의 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압과의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    전위점에는, 전압 단자의 최소 허용 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압과의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    전위점에는, 전압 단자의 정격 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압의 최소치와의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    전위점에는, 전압 단자의 최소 허용 전압과 다이오드의 순방향 강하 전압의 최소치와의 합을 하회하는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
    수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원의 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것이 사용되고,
    전원 기동시에는, 제1 전위가 기동한 후에 제2 전위가 기동하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원이 차단한 후에 전위점의 전위가 차단하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    고체 촬상 장치용의 전원으로서, 제1극성과 대응하는 전위로서 기준 전위에 대해 제1의 방향의 제1 전위 및 기준 전위에 대해 제1의 방향과는 반대의 제2의 방향의 제2 전위를 출력하는 것이 사용되고,
    전원 차단시에는, 제2 전위가 차단한 후에 제1 전위가 차단하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    고체 촬상 장치는, 촬상 신호를 출력하는 출력부를 가지며,
    전위점은, 출력부용의 전원과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    전위점은, 고체 촬상 장치용 및 펄스 구동부용 이외의 기능부용의 전원과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    전압 단자에 소정 전위를 인가하는 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
    기판 전압 제어 회로는, 고체 촬상 장치 내에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    전압 단자에 소정 전위를 인가한 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
    기판 전압 제어 회로는, 펄스 구동부 내에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    전압 단자에 소정 전위를 인가한 기판 전압 제어 회로를 구비하고,
    기판 전압 제어 회로는, 고체 촬상 장치 및 펄스 구동부의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    보호부는, 저항 소자와 병렬 접속된 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제1극성의 반도체에 전압의 펄스가 인가되는 고체 촬상 장치를 보호하는 보호 장치로서,
    고체 촬상 장치의 구동 펄스를 출력하는 펄스 구동부와 고체 촬상 장치와의 사이에 배치되어 있고,
    펄스 구동부의 출력단과 고체 촬상 장치의 전압 단자와의 사이에 접속된 콘덴서, 전위점과 전압 단자와의 사이에 접속된 다이오드 및 전압 단자와 전위점과의 사이에 접속된 저항 소자를 가지며,
    다이오드의 애노드단이, 전압 단자의 전위가 인가되는 전위점에 접속되어 있고,
    고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하며,
    상기 펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
    전위점은, 수평 펄스 구동부용의 전원과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 보호 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    펄스 구동부는, 수직 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수직 펄스 구동부와, 수평 전송계의 구동 펄스를 출력하는 수평 펄스 구동부를 가지며,
    수직 펄스 구동부와 고체 촬상 장치에의 전원 기동시에는, 그 전원의 기동보다도 전에 전위점의 전위가 기동하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 보호 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    고체 촬상 장치에의 전원 차단시에는, 그 전원이 차단한 후에 전위점의 전위가 차단하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 보호 장치.
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