TWI224864B - Charge transmission device - Google Patents

Description

1224864 _案號92〗04fi19 曰 修正 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明是有關於一種以封勺。〇 把此資訊電荷變換為電壓值，位傳送輸出資訊電荷， 輸裝置。 下為圖像信號輸出的電荷傳 [先前技術] 第4圖是繪示習知的攝像 所示攝像裝置由CCD攝像残的構的方框圖。這裏 電路3、垂直驅動電路路2、電厂堅調整 電路6構成。 ^十驅動電路5、以及定時控制 存JSCD攝/象工感*測器1例如是框傳輸型的，由攝像部h、儲 垂直移位輸部1乜及輸出部ld構成。攝像部11由多個 器構成’這些垂直移位寄存器的各位‘) 移ί ΙΪ 。儲存部13由與構成攝像部u的多個垂直 二=分別連續的多個垂直移位寄存器構成。水平傳 ^ eih由在儲存部ls的輸出一側、沿水平方向設置的單一 i位寄存器構成，在各位中接受構成儲存部1 s的多個垂直 寄存器的各輸出。輸出部Id設置在水平傳輸部lh的輸 J /、有作為接受來自水平傳輸部1 h的輸出的電容器 的，置擴散區（floating diffusion)和取入儲存在浮置 擴散區T的電荷並排出的重置汲極（reset drain )。 升壓電路2例如是採用充電泵方式的升壓電路，取入 從外部供給的電源電壓1並升壓，並把升壓電壓提供給CCD 攝像感測器1和垂直驅動電路5。該升壓電路2包含正電壓 充電栗和負電壓充電泵，在正電壓充電泵生成正一側的升 一廢t mv0H ’在負電壓充電泵生成負一側的升壓電壓v 丨· ___________ ul

1^^ 1224864 案號 92104619 修正 a 五、發明說明（2) 屢，：路3,入電源電屡Vd，生成設定的調整電 2中，乍為輸出，向水平驅動電路5輸出。在該電屢調 壓電壓二九把供給的電源電壓Vd用電阻分割後的分 币厂 〇又疋的基準電愿％ ’根據比較琴的鈐屮吐士，击 電麼。在電盧調整電路2中，配入下’乂二的輸出生成調整 的動作電壓#定了 $敖干r 〇下—級的水平驅動電路5 崎：ί:ί:5 /電/的電虔值，以把電源電㈣降 垂直驅動電路4接受從升屢電：二？ 了輸Μ。 動作’生成框傳輸時鐘輸^ 部1土和録存部1S^Λ 輸4鐘"，並向攝像 時鐘f和φ i 直驅動電路4生成的框傳輪 垂直同步二傳Λ;鐘…與由定 ^ 和水平同步信號訂同步生成。 壓VK而動：動：：5,接受電壓調整電路3所輸出的調整電 置時平傳輸時鐘㈣、輸*時“。及重 驅動電路5生：m傳輸部ih及輸出部π。在該水平 時鐘…時鐘…輸出時鐘”及重置 水千同步信號Ητ同步生成。 計數器：η :7定由二算-定周期的基準時鐘α的多個 同步信號VT和水平同步^基^體分頻，生成垂直 向對CCD攝像感測：：另夕卜，定時控制電路7也 處理電路（未圖示)，號進行設定信號處理的信號 3供給時鐘信號，使各.的的升壓電路以及電壓調整電路 作時刻同步。 、動作與1^0攝像感測器1的動 的時序圖。框傳輪時 1224864 一修正 _ 92lf)/iR]q 日 五、發明說明（3) 是生成在垂直同步芦 據此，以設定的料時隱期間中並進行時鐘控制。 高速且—：欠完成地向“ 4存，像部π中的資訊電荷以 φν與框傳輪時鐘f ^1S傳送輸出。垂直傳輪時鐘 步生成。據此，用框傳f H，並且與水平同步信號Η丁同 一個晝面的資訊%鐘從攝像部〗〗傳送輪出的 輸入的資訊電二 並且以-行單位把 P h與水平同步信號耵’ 、平傳輸部lh。水平傳輪時鐘 一行的資訊電荷的期並*在從儲存部Is傳送輸出了 儲存部Is傳送輪出的資：：二：：地生成。據此，從 輸出部1 d。 何乂一封包的單位依次輪出到 與水平傳：時鐘〜^ :二的動作的時序圖。輸出時鐘” 送輸出的一封傳輸㈣傳 :擴化然後，浮置擴散= : 化，使该變化被取入輪 饮…、储存電何ϊ變 輸出。這樣，與浮f芦 裔中，作為圖像信號Y (t ) 的圖像信號Y (t )点=:中儲存電荷的期間對應而輸出 像的亮度電平對應；於J J光K:成像的被拍攝物圖 升。據此，以夺刻開始延遲設定期間的時刻上 的圖像信iY(K；n:f後;：重，信號電平和重置電平 信號電平，再輪屮f 、.及的類比4 5虎處理電路中只取出 路、數位信號處 第8頁 1224864 曰 案號 92104ft1Q_ 五、發明說明（4) 理電路。 可是，在上述的攝像裝置中， 、 行動電話和筆記型個人電腦 2為數位相機而裝入 ?巧=像裝置中，為了抑制作為ΐ = 電子機器的 供給的等待模式。在該等待模止向攝像裝置的電力 到升壓電路2和電壓調整電路3 /，電源電壓VD自身供給 電壓調整電路3的動作停止，但是通過使升壓電路2和 路4、水平驅動電路5、定時控向:：的垂直驅動電 如上所述，在裝入電子路6專供給工作電壓。 定等待模式，可以降低不用°。的攝像裝置中，通過設 作為電子機器全體的低耗電化。目=能時的耗電，實現了 電，不僅在等待模式時，而且f此，為了實現更低的耗 低攝像裝置自身的耗電。使用相機功能時也需要降 器中的攝像裝置，即使在例如^ ^ f不侷限於裝入電子機 同樣的，攝像裝置的低耗電化’ 動的數位相機中也是 战马重要的課題。 [發明内容] 而提出的，其特徵在於··在以 ’ 該資訊電荷變換為電壓值 ^有·儲存傳送輸出的資訊電 荷的傳輪動作同步，排出儲存 的重置汲極；接受第一電壓而 乍為圖像信號而輸出的輸 隱期間内的至少 ^發明是鑒於所述課題 封包單位傳送輸出資訊電荷 而輸出的電荷傳輸裝置中， 1放大器垂直掃描和水 ^的電容器，·與所述資訊電 在所述電容器中的資訊電荷 動作，取出所述電容器的電 $ 9頁 1224864 _ 案號 921i)4fi19 曰 五、發明說明（5) 部分：期間中停止向所述輪出 -^— 據此，在垂直掃描和水平;^ :所述第_電壓。 部分的期間中，能防止在輪出放=考甚^期間内的至少一 u削減作為電荷傳輪裝置的耗電ί的電流消耗。因 為讓本發明之上述和其 。 顯易懂，下文特舉一較實、*特徵、和優點能 細說明如下： …列，並配合所附圖式，ΐ詳 [實施方式] 第1圖是表示本發明μ金 剖視圖㈣路圖進行组合“。例的匕結構的圖，並且通過 只表示了本發明的電荷傳“二二2=的是，在該圖中， 結構，關於這裏未圖示 ς 、： ”構中的輸出部的 示的相同。 攝像。卜儲存部’其與第4圖所 在石夕基板1 〇上’隔著絕 夕 極1 1、1 2，而構成了水平]、夕曰配置了多個轉移電 lh，具有盥第4 Rα十輸迗部1h。關於該水平輸逆邱 在轉移電極下的通道區域内二^ :h2，貝汛電荷在形成 的輸出端，接著轉移η。並且，在水平輸送㈣ 在水平輸送部lh的輸、12地形成了輸出閘電極】3。 出閘電極1 3相鄰地带成$的矽基板1 〇的表面區域，與輸 輪送部lh傳送輸出的資：：！擴散區16，暫時保存從水平 -輪出放大器20的輸何。該浮置擴散區16連接了第 所對應的浮置擴散區心：’據此，與儲f電荷量的變化 大器20。另外，在〜j電位變動就被傳遞給第—輸出放 攸浮置擴散區1 6隔開〆定的距離的矽基 1224864

板1 ο的表面區域，形成了外加設定的電壓(例如電源電 壓VD )的重置汲極1 7。這些浮置擴散區i 6及重置汲極丨7，都 是在石夕基板10的表面區域注入高濃度的N型雜質離子而形 成的。在浮置擴散區1 6和重置汲極丨7之間的區域形成了接 文重置時鐘9 r的重置電極1 4，據此，構成了重置電晶 體。忒重置電晶體回應重置時鐘φ r，使浮置擴散區丨6和 重置汲極1 7之間導通，把儲存在浮置擴散區丨6中的資訊電 荷向重置汲極1 7排出。 弟 輸出放大态2 0例如由兩級的源極跟隨電路2 〇 a、 2〇b構成，在第一級的源極跟隨電路2〇a的輸入一側接受浮 置擴散區16的電位變動。該第一輸出放大器2〇接受電源電 壓VD的變動而工作’把在輸入一側接受的浮置擴散區1 6的 電位變動進行阻抗變換，取得輸出信號。各源極跟隨電路 20a、20b，是在電源電壓VD的輸入端子和接地點之間串聯 連接的兩個MOS電晶體，分別把電源一側的M〇s電晶體的閘 極作為輸入，並且把兩個MOS電晶體的連接點作為輸出， 相應提供給接地一側的MOS電晶體的閘極的控制電壓v設定 增益。由該第一輸出放大器20，放大並輸出相應浮置擴散 區16的電位變動量而產生振幅的輸出信號γ(ΐ)的驅動能力 開關電晶體21疋P通道型的m〇s電晶體 第 連接在電 源電壓VD和第一輸出放大器20之間。而且，基板端子連接 了電源電壓vD，並且在閘極接受第一控制信號SC1。第二 關電晶體22是P通道型的MOS電晶體，連接在電源電壓v和幵 重置汲極Π之間。而且’基板端子連接了電源電壓、，°並 Ϊ224864

曰 Λ__η 晶5極接受第一控制信號SC2。這些第一和第二開關電 中。-、2 2内置在C C D攝像感測器附近的垂直驅動電路等 的德第—輪出放大器2 3由串聯在電源電壓Vd和接地點之間 極性電晶體和電阻元件形成的射極跟隨器電路構成。 =弟二輸出放大器23接受電源電壓％而工作，取得與 ==接受的第一輸出放大器2〇的輸出信號γ( t)的 & 應出。從第二輸出放大器23,輸出對第一輸出放= 0的輸出而言驅動能力被進一步放大的輸出信號Y(t)，。為 :面’說明第1圖的動作。第2圖是說明第J :日，序圖，在該圖中’（H)、（L)分別表示Η電平二作電 f直同步信號VT和水平同步信謝，《以設 疋頻率的基準時鐘CK分頻而生成的。例如’卷j车 NTSC方式時，水平同步信號Ητ是通過把 、：：據 用的彩色副載波的頻率3· 58MHz的4倍的二：：使 為广“生成的。再把該水平同^/二基/時鐘分 2/525，就生成了垂直同步信號”。两马 和水平同步信號HT決定了 CCD攝像感測;^同步信號VT 平掃描，如果是垂直同步信號^广則、的垂直掃描和水 定-個畫面部分的圖像信號Y⑴的輸：：周,（1V )規 像信號Y(t)的輸出期間。 ，一订部分的圖 水平傳輸時鐘φ h與水平同步信號 平同步信號HT在表示Η電平的期間中谁一 σ V 成’水 -------了時鐘控制。該 1224864 修正 曰 五、發明說明（8) 水平傳輸時鐘P h在進行時鐘控制的期間中，依次以一封 七 dS 4rm ,』 ^ —行的資訊電荷向浮置擴散區1 6傳送輸出。然 後’用，出時鐘p 〇和重置時鐘p r交替重復向浮置擴散區 1 6的電何儲存和向重置汲極1 7的電荷排出，結果，在丨η的 ㈣^ ’ I ih —行的圖像信號γ⑴。 >。第一控制信號％1是控制第一開關電晶體21的動作的 信號，例如由定時控制電路6生成。該第一控制信號SC1與 垂直同步信號V丁以及水平同步信號HT對應而生成，水平同 步彳^唬HT和垂直同步信號ντ按照表示η電平的期間，下降 ί 水平同步信號ΗΤ和垂直同步信號VT按照表示L電 亚、丰1上升為Η電平。據此，第一開關電晶體2 1盥水 開狀L另外，弟一控制信號SCI在該下降的時刻， 消隱期間的結束時刻設置了設定期間的界限8。因、楚 一開關電晶體21在圖像信號Y(t)的輸出開始， 為導通狀態。 τ』艾刚，、趁 第二控制信號SC2是控制第二開關電晶體。 信號，與第-控制信號SC1同樣，例如由定時=的 成。該第二控制信號SC2是與攝像襄置的二二生 的輸出封包數對應而生成的，只在攝像裝置貝戒電何 並且一個晝面的圖像信號Y(t)的輪出結束了時，得杈式， 電平。因此，在第2圖所示的期間中，總是下上升為Η 第二開關電晶體22在攝像裝置處於工作狀能牛為L電平， 是導通狀態。 作狀怒的期間中，總

這樣，通過使第一開關電晶體2 1配合*古^ 一"ν·ν.麵粉似〜---—---^同步信號VT

第13頁 1224864 案號 92104619 曰 修正一 五、發明說明（9) 以及水平同步信號HT而工作，能間歇地對第〆和第二輪出 放大器20、23供給電源。即在圖像信號Y(t)的輸出期間， 使第一開關電晶體2 1為導通狀態，能實現對第/和第二輪 出放大器2 0、2 3的高效的電源供給。據此，能防止第一和 第二輸出放大器2 0、2 3中消耗不必要的電流，能實現作為 攝像裝置的耗電的下降。 另外，在圖像信號Y (t)的輪出開始時刻之前，通過使 弟一開關電晶體2 1為導通狀怨’能對第一和第二輸出放大 器20、23供給電壓充分上升之工作電壓。 第3圖是說明第二開關電晶體2 2的動作的時序圖。在 該圖中，（H)、 （L )與第2圖同樣，分別表示η電平、L雷 平。 在攝像I置為工作狀悲的時刻t 11，以一行單位依 次輸出圖像信號γ (t )，因此，在該期間中，第二開關電晶 體2 2為導通狀態。因此，在重置汲極丨7中外加了上升到气 定的電位的重置電壓VRD。在攝像裝置設定為等待模式的日十 刻tl〜時刻t2，停止了對CCD攝像感測器}供給的各時鐘^ 衝的生成，按照它，也停止了圖像信號Y(t)的輸出。這义 時，如果圖像信號Y(t)的輸出結束了一個晝面的部分，σ 第二控制信號SC2上升為Η電平，按照它，第二開駚 22變為斷開狀態。據此，停止了對重置汲極1?供哈重^ 壓VRD，重置汲極17的電壓漸漸下降。須指出的是，之 只在一個晝面的圖像信號Y(t)的輸出結束時， 晶體22為斷開狀態，是為了當停止了重置電壓广：：：電 時，防止重置沒極1 7中殘留的排出φ ^、、六 RD、一6 -----茂由刃徘出電何丨L入水平輸送部一

第14頁 1224864 修正 案號 9MfMfilQ 五、發明說明（1〇) 側或儲存部一側，混入資訊 模式時，如果為攝像部和儲存^二因此，當轉移到等待 態，則第二開關電晶體22不會：為=了 5訊電荷的狀 而且，在攝像裝置再次變^ 4狀恶。 開始了圖像信號γ() ’:作狀態的時刻t2以後， 為L電平。據此，第二/關\’；^第二控制信號SC2下降 開始了向重置汲極17供給重置體2再次變為導通狀態，

這樣，使第二開關電晶體 R±D 歇地供給重置電磨Vrd，能實h為斷開狀態，通過間 供給。據此，能進一步抑制為^汲極17的高效的電壓 電，特別是對需要搭載攝像置凌置的不必要的耗 有效的。 、置的電子機器的低耗電化是 以上，參照第1圖〜第3 據本發明，通過在垂直掃描^兄了本發明的實施例。根 少一部分期間中’通過停止=知描的消隱期間内的至 23供給電源，能防止在與圖像二和第广輸出放大器2。、 係的期間中消耗電力。撼 二（）的輸出期間無關 電化，並且能實現作為貫現作為攝像裝置的低耗 電化。 作為搭載了它的電子機器的整體的低耗 須指出的是，在本實施例中， CCD攝像感測胃，但是本發明 表不了框傳輸型的 輸出部把從水平傳輪部傳 此/ ▲即如果是用 的結構，就能充分庫用，ρ: Β #貝π電荷變換為電壓值 U — Hne)型上用是傳輸方式不同的行間 另外，關於第和仃第間^ “2，在本實施 第15頁 1224864

_ 案號 92〗fUfi1Q 五、發明說明（11) 例中，採用了内置在CCD攝僮片、、目,丨哭闲、直

稱像感測裔周邊的驅動電路中的 結構，但疋並不侷限於此。一- J 如婁β盥ΓΓη谈你# τ Ρ第和第二開關電晶體21、 22如果疋"CCD攝像感測器同樣的M〇s結 CCD攝像感測器中。 構就可以内置在 根據本發明， 至少一部分期間中 防止在與圖像信號 據此，能實現攝像 雖然本發 以限定本發明 神和範圍内， 護範圍當視後 在垂直掃描和水平 ’通過停止向輸出 的輸出期間無關係 裝置的低耗電化。 掃描的消隱期間内的 放大器供給電源，能 的期間中消耗電力。 明已以-較佳實施例揭露如i，然其並非用 丄任何熟習此2者，在不脫離本發明之精 當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 附之申請專利範圍所界定者為準。

第16頁 1224864 案號 92104619 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 第1圖為繪示本發明的實施例的剖視圖和電路圖 第2圖為繪示第1圖的動作的時序圖。 第3圖為繪示第二開關電晶體2 2的動作的時序圖 第4圖為繪示習知的攝像裝置的結構的方框圖。 第5圖為繪示第4圖的動作的時序圖。 第6圖為繪示輸出部的動作的時序圖。 [圖式標記說明] 1 : CCD攝像感測器 2 :升壓電路

3 :電壓調整電路 4 :垂直驅動電路 5 :水平驅動電路 6 :定時控制電路

10 : 石夕 基 板 11、 ‘12 轉 移 電 極 13 出 閘 極 14 重 置 電 晶 體 15 絕 緣 膜 16 浮 置 擴 散 區 17 重 置 汲 極 20 第 一 fm 出 放 大 器 20a 、20b • 源 極 跟 隨 21 :第 一 開 關 電 晶 體 22 :第 二 開 關 電 晶 體

第17頁 1224864 案號92104619_年月日 修正 圖式簡單說明23 :第二輸出放大器 第18頁

Claims (1)

1224864 案號 92104fn〇^ 六、申請專利範圍 1 · 一種電荷傳輸 資訊電荷’並把該資 輸裝置，包括：儲存 器；與該資訊電荷的 中的該資訊電荷的一 生動作，取出該電容 一輸出 隱期間 該第一 2. 徵在於 個消隱 3. 徵在於 應於該 放大器， 内的至少 電壓。 如申請專 :該輸出 期間的結 如申請專 具有：達 垂直掃描 其特 —部 利範 放大 束前 利範 接在 和水 B曰 裝置，係為以一封包單位傳送 訊電荷變換為電壓值而輸出之 所傳送輪出的該資訊電荷的一 傳輸動作同步地排出儲存在該 重置汲極；以及接受一第一電 電位並作為一圖像信號而 仏在於在一垂直掃描和水平掃 刀的期間中停止向該輸出放大 項所述的電荷傳輸裝置， U垂直掃描和水平掃描的 R j 。5亥第一電壓的供給。 項所述的電荷傳輸裝置， ff —電壓及該輸出放大器之 平掃插的至少—個而 輸出/ 電荷傳 電容 電容器 壓而產 輸出的 描的消 器供給 其特 至少— 其特 間，對 開關電 4. 徵在於 第二電 停止該 如申請專利範 :該重置沒極 壓，在該第一 第二電壓的供 】：1項所述的電荷傳輸裝置，其特 卜加了根據該第一雷愿 、 :的…包的傳送輸出結束後，