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JPH0374554B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0374554B2
JPH0374554B2 JP57150122A JP15012282A JPH0374554B2 JP H0374554 B2 JPH0374554 B2 JP H0374554B2 JP 57150122 A JP57150122 A JP 57150122A JP 15012282 A JP15012282 A JP 15012282A JP H0374554 B2 JPH0374554 B2 JP H0374554B2
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JP
Japan
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ccd
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JP57150122A
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JPS5940779A (ja
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Publication date
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Publication of JPS5940779A publication Critical patent/JPS5940779A/ja
Priority to US06/884,865 priority patent/US4696021A/en
Publication of JPH0374554B2 publication Critical patent/JPH0374554B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14887Blooming suppression
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/04Shift registers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体撮像素子を用いて撮像する電子
スチルカメラ或いはシヤツタータイム可変ビデオ
カメラに用いて好適なインターライン転送CCD
の駆動装置に関する。
電子スチルカメラ、例えば特開昭49−52912号
公報に示されているような電子的撮像手段とそれ
により得られる電気信号を記録或いは再生できる
ような電気又は磁気的記録手段とを有する静止画
撮影記録用のカメラ、或いはシヤツタータイム可
変式のビデオカメラ等に用いる固体撮像素子に電
子的にシヤツター機能を持たせる場合、従来から
固体撮像素子としてインターライン転送CCDを
用いることが知られている。
ところで、従来のインターライン転送CCDの
構造の代表的な例を部分的に示すと第1aおよび
1b図の通りである。すなわち受光部としてのフ
オトダイオードアレイ1を挾んでその片側に過剰
電荷の排出手段となるオーバーフロードレイン2
を、他の片側に信号電荷の垂直転送用のCCDか
らなる垂直転送部3をそれぞれ並置し、フオトダ
イオードアレイ1とオーバーフロードレイン2と
の間にはオーバーフロー電位を制御するためのオ
ーバーフローコントロールゲート4を設け、また
フオトダイオードアレイ1と垂直転送部3との間
にはフオトダイオードアレイ1に蓄積された信号
電荷を垂直転送部3の転送電極3−1の下の埋め
込みチヤネル3−2に転送するためのトランスフ
アーゲート5を設け、これをインターライン転送
CCDの垂直方向の受光・転送チヤネルの1素子
単位として、各単位間に電荷の水平方向への拡が
りを防止するためのチヤネルストツプ6を配置し
てこれら素子単位を複数配列することにより2次
元イメージセンサとして構成してなるものであ
る。尚、垂直転送電極3−1と埋め込みチヤネル
3−2とで形成された垂直転送部3では、第1b
図の下方に位置的に合わせて示した第1c図のポ
テンシヤル線図に示すように、垂直転送にあたり
電極3−2の下部の電位が実線位置と破線位置と
の間で上下することになる。
このような構造の従来のインターライン転送
CCDに電子的なシヤツター機能を持たせるには、
受光部フオトダイオードアレイに蓄積されている
電荷を先ず一括して排出したのち必要時間の露光
を行なつて、この露光の完了時点で何等かの手段
によりすでに不要電荷を排出済みの垂直転送電極
下に前記露光で得られたフオトダイオードの信号
電荷を転送するという動作機能が要求される。こ
のため従来の駆動装置では、露光に先立つフオト
ダイオードアレイ1の不要電荷の一括排出につい
てはオーバーフローコントロールゲート4に高電
圧を印加してフオトダイオードとオーバーフロー
ドレインとの間のポテンシヤル障壁を下げること
で行ない、垂直転送電極3−1の下の不要電荷は
露光完了後の転送以前に垂直転送及び水平転送を
行なうことで、信号電荷と同じ経路で転送用
CCDの外へ順次排出するようにしてシヤツター
機能を得ていた。
しかしながらこのような従来のインターライン
転送CCDによる電子シヤツター機能には以下に
述べるようにいくつかの問題点がある。
すなわち、その第1は、垂直転送電極下の不要
電荷、例えば暗電流による電荷を排出するのに信
号電荷転送と同じ経路を用いるため、いくら高速
で転送を行なうとしても不要電化の排出に無視で
きない時間を要するという点である。
例えば、露出制御をTTLダイレクト測光方式
で行なう場合について考えると、暗電流等によつ
て垂直転送部3に生成された不要電荷を前記測光
の完了後に排出したのでは、特に高速シヤツター
(露光時間が非常に短い場合)の場合には不要電
荷排出時間が露光時間に加算されるため、その分
だけ露出が過剰になる恐れがある。そこで垂直転
送部3の不要電荷の排出を測光完了前に終了させ
ることが考えられるが、TTLダイレクト測光方
式では予じめシヤツター速度を知ることができな
いから、結局、露光開始前或いは露光開始時点か
ら不要電荷の排出を行なわなければならず、この
ため低速シヤツター(露光時間が非常に長い場
合)の場合に長時間にわたつて転送クロツクを与
えつづけなければならなくなり、消費電力の増大
という問題を生じてしまう。
第2の問題点は、フオトダイオードの不要電荷
をトランスフアーゲートを用いずに、オーバーフ
ローコントロールゲートを用いてオーバーフロー
ドレインに排出したため生じた。すなわち、露光
に先だつて不要電荷をオーバーフロードレインに
排出し、引続きシヤツタータイムに相当する時間
だけ露光した後、フオトダイオードに蓄積された
信号電荷を垂直転送CCDにトランスフアーゲー
トを用いて転送していたが、製造プロセス等の原
因により素子内部に幾何学的寸法、不純物濃度等
の不整、不均一等が生じて、オーバーフローコン
トロールゲートのポテンシヤル障壁の高さとトラ
ンスフアーゲート下のポテンシヤル障壁の高さと
が、1つのフオトダイオードに関して水平方向に
まちまちとなる。さらに前記両ポテンシヤル障壁
は垂直方向にもそれぞれが相互に無関係にまちま
ちである。そのため露光完了後のフオトダイオー
ドから垂直転送CCDへの電荷転送に際し、信号
電荷の不完全転送や逆に余分な電荷までも転送し
て雑音が重畳され、信号電荷のS/Nを著しく低
下させてしまうという不都合を生じていた。これ
は、結果として画質の劣化につながるため、従
来、オーバーフロードレインへの不要電荷排出機
能を実現させるためには、高い素子の均一性が要
求されるという欠点となつていた。
更に、第3の問題点は、フオトダイオードから
垂直転送CCDへのトランスフアーゲートを用い
た信号電荷転送にあつた。すなわち、従来、トラ
ンスフアーゲートに低電圧を印加することによ
り、トランスフアーゲート下のポテンシヤル障壁
の高さがオーバーフローコントロールゲート下の
ポテンシヤル障壁の高さよりも高くなるようにし
た状態で露光して電荷を蓄積した後、瞬間的にト
ランスフアーゲートに高い電圧パルスを印加して
トランスフアーゲート下のポテンシヤル障壁を下
げ、フオトダイオードから垂直転送CCDへ信号
電荷を転送している。
ところが、フオトダイオードの信号電荷は、こ
のような短時間の転送によつては垂直転送CCD
に完全に転送されず、どうしても信号電荷の一部
がフオトダイオードに残つてしまうという欠点が
あつた。このことは、また露光に先だつ不要電荷
の排出についても問題となり、不要電荷がフオト
ダイオードから完全に排出されず残つてしまい、
本来の露光による信号電荷と混合され、画質を損
なう原因ともなつていた。
第4の問題点は、インターライン転送CCDで
良好なシヤツター機能を得ようとすると素子の電
極構造が複雑となり、そのために製造の歩留りが
低下するという欠点になつていた。しかしなが
ら、この第4の問題点はトランスフアーゲートと
垂直転送電極とを共通にすることで一部解決され
てはいるが全体として依然電極構造が複雑であ
る。
第2a図および第2b図に示すものはトランス
フアーゲートを用いずに、垂直転送電極3−1を
フオトダイオードアレイ1寄りに拡大させること
でその役割を兼ねさせ、このようにして前記第4
の欠点である電極構造の複雑さを一部軽減した例
である。すなわち第2c図のポテンシヤル線図に
も示すように、垂直転送電極3−1に破線で示し
た高電圧VHを印加すればフオトダイオード1と
転送部チヤネル3−2の間のポテンシヤル障壁が
最も低くなり、それを超えるような電位レベルの
電荷がフオトダイオード1からチヤネル3−2へ
転送され、従つてこのようにフオトダイオード1
にまで張り出した転送電極3−1に高電圧VH
印加することがトランスフアーゲートの機能と等
価となる。その後、垂直方向に電荷を転送するに
は、第2c図の実線に示す如く電圧VIとVLとい
う2つの電圧を電極3−1に繰返し印加すればよ
く、この場合、垂直転送の電極電圧VIとVLとに
よるフオトダイオード1との間のポテンシヤル障
壁は、フオトダイオード1とオーバーフロードレ
イン2との間のポテンシヤル障壁よりも高くなる
ように調整され、従つて垂直転送中にフオトダイ
オード1に光によつて生成された電荷のうちのあ
ふれた分は全てオーバーフロードレイン2を通し
て排出され、垂直転送の障害になることはない。
しかしながらこのように改良されたものでも第
1の欠点である垂直転送部3における不要電荷の
排出を始めとし第2、第3の欠点については第1
aおよび1b図に示した例と全く同じで変わると
ころがなく、CCD自体の持つ電子シヤツター機
能を用いた電子スチルカメラやシヤツタータイム
可変でストロボ効果を持つビデオカメラに適用し
た際には前述と同様の問題を生じ、実用上満足で
きる性能を持つものとは言えなかつた。
本発明は、これら従来のものの欠点を除去し、
高性能の電子シヤツター機能付き電子スチルカメ
ラ或いはシヤツタータイム可変式ビデオカメラ等
の固体撮像素子に好適なインターライン転送
CCDの駆動装置を提供しようとするものである。
以下、本発明をその実施例図面に基づいて説明す
る。
第3a図は本発明に用いられるインターライン
転送CCDの一実施例についてその構造を示す平
面説明図であり、第3b図は第3a図においてA
−A′で示した部分の断面図である。
これらの図において、31は受光部フオトダイ
オード、32はオーバーフロードレイン、32′
は隣接する他の素子列単位のオーバーフロードレ
イン、33は垂直転送CCDの埋め込みチヤンネ
ル、34はオーバーフローコントロールゲート、
35はトランスフアーゲートである。上記31〜
35によつて1つの素子列単位を構成する。本実
施例の場合、垂直転送CCDは4相駆動の場合を
示しており、φ1〜φ4が垂直転送CCDの電極を示
している。36及び37はチヤネルストツプであ
る。チヤネルストツプ37は、フオトダイオード
31で生成した電荷の垂直方向の拡がりを阻止す
る。
本素子が従来の素子と異なる点は、従来水平方
向への電荷の拡がりを阻止するため設けられ、従
つて垂直方向に連続する直線状に設けられていた
チヤネルストツプに、各画素毎に図示の如く切欠
きを設け且つその上に切欠き部の電子に対するポ
テンシヤル障壁をコントロールするゲート38
(以下これをクリアゲートと呼ぶ。)を設けた点に
ある。
本素子は、第3b図に示すごとく、n型基板上
にボロンイオン等を注入することでp層を形成
し、そのp層に対して更にリン、ヒ素等をイオン
注入することでn及びn+層を形成して、オーバ
ーフロードレイン部32やフオトダイオード部3
1、垂直転送CCDの埋込みチヤンネル部33が
作られている。
ここで、トランスフアーゲート35は、もちろ
ん従来例の様に垂直転送CCDの電極を第2b図
の如き構造とすることで代替することも可能であ
る。
第3b図において39は光遮へい膜であり、フ
オトダイオード部31以外の部分の露光を防止
し、特に垂直転送CCDに信号電荷が保持され読
み出されている時の信号劣化を防いでいる。ま
た、素子のフオトダイオード部をnpn三層構造と
して周知のようにスミア成分を防止している。
以下、本発明の一実施例に係る駆動装置を本素
子に基づいて説明する。
第4図は、本素子を電子スチルカメラに用いた
場合の主要な駆動パルスのタイミングチヤートを
示している。ψ1,ψ2,ψ3,ψ4は垂直転送CCDの
4つの転送電極印加電圧波形を示しており、ψTG
及びψCGは各々トランスフアーゲート及びクリア
ゲート印加電圧波形を示している。
また、第5a図〜第5g図は、第4図に示した
各時刻での素子の各部に於ける電子に対するポテ
ンシアル障壁の模式図を示しており、以下では時
間の流れに従つて説明を進めることとする。
本素子を用いた電子スチルカメラは、本実施例
においては撮影露光の前は時刻t=t0の状態を保
つている。すなわち、垂直転送電極はψ1,ψ2
高電圧をψ3,ψ4が低電圧を印加され、且つψCG
ψTGともに低電圧であるためそのポテンシアル障
壁は第5a図に示す如くなつている。
第5a図において、フオトダイオードの飽和点
を越えた電荷は、オーバーフローコントロールゲ
ート34下のポテンシアル障壁がトランスフアー
ゲート35下のポテンシアル障壁より低く設定さ
れているため、オーバーフロードレイン32に排
出される。
また、垂直転送CCDには図示した如く暗電流
電荷が蓄積されている。この状態から撮影に入る
ときは、まず、時刻t=t1でクリアゲート38に
高電圧を印加してその下のポテンシヤル障壁を下
げると共に、電極φ1及びφ2の電圧を下げてその
下のポテンシヤル障壁を持ち上げて、第5b図に
示すように垂直転送CCDの埋め込みチヤンネル
33の不要電荷を隣接する他の素子列単位のオー
バーフロードレイン32′に排出する。第5b図
は電極φ1及びφ2の下の電子に対するポテンシヤ
ルψ1,ψ2がだんだん上昇していく途中を示して
おり、最終的には破線のレベルまで上昇する。垂
直転送CCDの埋め込みチヤンネル33の不要電
荷は、この動作で、転送動作することなしに、オ
ーバーフロードレイン32′に一括して排出され
る。
続いて、転送電極φ1,φ2の電圧を再び高電圧
とし、時刻t=t2でトランスフアーゲート35に
電圧を印加する。この結果、電極φ1,φ2の下の
ポテンシヤル井戸には、フオトダイオード31か
ら第5c図の如く、トランスフアーゲート印加電
圧ψTGにより定まるポテンシヤル障壁を越える電
荷が転送される。この時、トランスフアーゲート
35に対する電圧印加時間は、充分に長く例えば
1msec程度としても実用上差支えは無い。従つ
て、この転送はほぼ完全転送と考えて良い。
時刻t=t3においてトランスフアーゲート35
への電圧を再び低電圧に復帰し、フオトダイオー
ド31の一定基準ポテンシヤル障壁を越える電荷
を垂直転送CCD33に転送した後、時刻t=t4
おいて再び第5b図に示す如くこの電荷を隣接す
る他の素子列単位のオーバーフロードレイン3
2′に排出する。
以上の動作により、撮影に先だつて、垂直転送
CCD33とフオトダイオード31の双方の不要
電荷をクリアゲート38を通して、又はこのゲー
トとトランスフアーゲート35を通して排出する
ことができる。
一方、信号電荷の蓄積は、トランスフアーゲー
ト35を低電圧に復帰した時刻t=t3より開始さ
れる。垂直転送CCD33に移されたフオトダイ
オード31の電荷を排出する時刻t3からt5に致る
時間は数μsecと充分短い。従つて、露光は時刻t5
以降も続けられることになる。時刻t5以降トラン
スフアーゲート35には再び高電圧が印加され、
適正露光時間が完了する時刻t6まで第5d図或い
は第5e図のポテンシアル障壁模式図となる。す
なわち、フオトダイオード31で生成された信号
電荷は、トランスフアーゲート35下のポテンシ
アル障壁を越えて垂直転送CCD33に移つてい
く。この時クリアゲート38には、第4図にVI
で示した電圧が印加され、クリアゲート38下の
ポテンシアル障壁はトランスフアーゲート35下
のポテンシアル障壁より低く設定されている。
この時、クリアゲート38下のポテンシアル障
壁は、もちろん垂直転送CCD33の電圧が印加
されていない電極φ3,φ4下の電子に対するポテ
ンシアルψ3,ψ4よりも低くなつており、あふれ
た信号電荷の垂直方向への拡がりが阻止されてい
るのは言うまでも無い。
この結果、垂直転送CCD33であふれた電荷
は、隣接する素子列単位のオーバーフロードレイ
ン32′に第5e図の如く排出される。
時刻t3に始まりt6で終る適正露光時間は、別に
設けた測光素子及び測光回路を用いて算出するの
が簡便である。
露光が完了し、トランスフアーゲート電圧もク
リアゲート電圧も低電圧となつた時刻t7以降垂直
転送CCD33に蓄積された信号電荷は、通常の
インターライン転送CCD同様に転送され読み出
される。この時のポテンシアル図を示したのが第
5f図及び第5g図である。撮影完了直後は、大
部分のフオトダイオード31は飽和状態に無く第
5f図のようになつている。ところが、ある時間
以上経過すると電荷が飽和するフオトダイオード
がではじめ、そこでは第5g図の如くあふれた電
荷が同一素子列単位のオーバーフロードレイン3
2に排出される。よつて、信号電荷読み出し中の
ブルーミング現象は抑制される。
第6図は、本発明の動作を説明するために示し
た電子スチルカメラの一部ブロツク図であり、第
7図は、第6図の各所に於けるパルスのタイミン
グを示すタイミングチヤートである。説明を簡単
にするためここではCCDイメージセンサに必要
なパルスのうちクリアゲートパルスψCG、トラン
スフアーゲートパルスψTG及び4相の垂直転送ク
ロツクψ1〜ψ4についてその発生方法を示す。第
6図の61で示したレリーズスイツチがONされ
ると、2つのNANDゲートより構成されたフリ
ツプフロツプ62のQ出力Q0がHighレベルとな
る。出力Q0は、14bitのシフトレジスタ63と測
光演算回路64とに印加されており、シフトレジ
スタ63に対してはシフトイン入力に、測光演算
回路64に対してはイニシアライズパルスにな
る。
本実施例では、露出のタイミングはテレビジヨ
ン同期信号発生回路(不図示)に同期しており、
シフトレジスタ63もクロツクとして水平駆動信
号HDが入力されている。従つてシフトレジスタ
63の14bitの出力Q1〜Q14には第7図のタイミン
グチヤートに示すようなパルスが入力Q0に対し
て与えられる。
これらの出力より、第6図の中央に一点鎖線で
囲つて示した論理回路72によりクリアゲートに
高電圧VHを印加するパルスψCGH、中間電圧VI
印加するパルスψCGI、トランスフアーゲートパル
スψTG、垂直転送クロツクψ1,ψ2を強制的にロー
レベルとするパルス12を第7図の如きタイミン
グチヤートで生成する。また、出力Q9は直接測
光演算回路64に印加され、測光素子65の出力
に応じて露光時間の演算を開始させている。測光
演算回路64は、イメージセンサ66に対する適
正露光量に達した時第6図及び第7図にψeで示
した露光完了パルスを生成する。パルスψeは、
フリツプフロツプ62、シフトレジスタ63及び
2つのDフリツプフロツプ67,68をクリアし
ている。但し、一方のDフリツプフロツプ67を
クリアするに当つては遅延回路69を介してお
り、従つて、パルスψCGIの立下りは他のパルスよ
り時間τ1だけ遅れている。この遅れ時間τ1は第7
図タイミングチヤートでは時刻t=t6からt=t7
の間の時間に相当する。パルスψsは、更に別の遅
延回路70を介して垂直転送駆動回路71のスタ
ートパルスψeとなり、素子の信号電荷の垂直方
向転送が開始される。
タイミングチヤート第7図の最下段に示した時
刻t1〜t7は先に第4図で示した時刻t1〜t7と完全
に対応している。
第8図は、本発明をオートフオーカス用センサ
に適用した例であり、オートフオーカスの原理と
しては前ピン後ピン両像のボケ検出方式、二重係
合致方式のいずれに対しても適用が可能である。
図中、受光部PDは2列が平行して設けられて
おり、これら2つの受光部PDの間には共通のオ
ーバーフロードレインOFDが、該オーバーフロ
ードレインOFDの両側にはこのオーバーフロー
ドレインOFDへの電荷排出の際のポテンシアル
の高さを制御するオーバーフローコントロールゲ
ートOFCGが設けられている。各フオトダイオー
ドは水平方向にはチヤネルストツプ(不図示)で
分離されているのは言うまでもない。フオトダイ
オードPDに生成された電荷は、バリアゲートBG
を介してストアゲートSTORE下のポテンシアル
井戸に蓄積される。所定時間の露光が完了すれば
バリアゲートBGは閉じられストアゲート
STORE下の電荷は、トランスフアーゲートTG
を介して水平転送CCD(H.CCD)に読み込まれ
る。水平転送CCD(H.CCD)はここでは2相クロ
ツクψ1,ψ2で駆動されている。水平転送CCD(H.
CCD)のトランスフアーゲートの反対側にはク
リアゲートCGとクリアドレインCDが設けられて
おり、水平転送CCD(H.CCD)の電荷を一括して
排出可能となつている。この結果、素子内部の不
要電荷(暗電流電荷或いは素子駆動のタイミング
上生じる不要電荷)は、たかだか数クロツクの転
送で素子外への排出が可能となる。尚、斜線で示
したMPDは光遮へいされた受光素子であり、オ
プテイカルブラツククランプとして用いられる。
また、図ではフオトダイオードPDのみが露光
可能となつており素子の他の部分は光遮へいされ
ている。
以上述べた如き撮像素子と駆動装置を用いれ
ば、従来問題となつた欠点が根本的に解決でき
る。
すなわち、第1の問題点であつた垂直転送
CCDの不要電荷排出の問題は、垂直転送CCDと
隣接するオーバーフロードレインとの間にクリア
ゲートを設け、そのゲート下のポテンシヤル障壁
の高さを制御することによつて、不要電荷を一括
して極く短時間に排出可能となり解決された。
第2の問題点であつた、フオトダイオードの不
要電荷をオーバーフローコントロールゲートを利
用して一括排出したため、信号電荷の読み出しに
際し素子の不整、不均一の影響を受けた点につい
ては、フオトダイオードからの不要電荷排出が信
号電荷読み出しと同一条件となるように、ともに
トランスフアーゲートを介して行うようにしたこ
とで解決された。
更に第3の問題点であつた、信号電荷の短時間
での転送による不完全転送の問題は、有効露光時
間中その大部分の時間をトランスフアーゲート下
のポテンシヤル障壁を下げ続け、絶えずフオトダ
イオードから垂直転送CCDに信号電荷が流れ込
むようにしたことで解決された。
又、簡単な電極構造により良好なシヤツター機
能を得られることにより第4の問題点も解決され
た。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
インターライン転送CCDの駆動装置によれば、
フオトダイオード及び垂直転送CCDからの不要
電荷の排出が極めて短時間で実現でき、しかも素
子製造プロセス上の不均一等の影響も少いため消
費電力の低減、歩留りの向上につながるのみなら
ず、フオトダイオードから垂直転送CCDへの信
号電荷の転送も完全に行なわれるため、良好な電
子シヤツター機能を実現できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図及び第1c図は、従来のイ
ンターライン転送CCDの一例の要部を模式的に
示す平面図、断面図及びポテンシヤル障壁模式
図、第2a図、第2b図及び第2c図は別の従来
例の要部を模式的に示す平面図、断面図及びポテ
ンシヤル障壁模式図である。第3a図及び第3b
図は、本発明に用いられる素子の1実施例の要部
を模式的に示す平面説明図及び断面図、第4図
は、上記素子の駆動方法の一例を示すタイミング
チヤート、第5a図〜第5g図は、第4図に示し
た動作の主要時刻における各部に於ける電子に対
するポテンシヤル障壁の状態を示す模式図であ
る。第6図は本発明を電子スチルカメラに適用し
た場合の要部ブロツク図、第7図は第6図の各所
に於けるパルスのタイミングを示すタイミングチ
ヤート図、第8図は本発明をオートフオーカス用
センサに適用した場合の説明図である。 1,31……受光部フオトダイオード、2,3
2……オーバーフロードレイン、32′……他の
素子列単位のオーバーフロードレイン、3,33
……垂直転送部、3−1……垂直転送CCD、3
−2……埋め込みチヤンネル、4,34……オー
バーフローコントロールゲート、5,35……ト
ランスフアーゲート、6,36,37……チヤン
ネルストツプ、38……クリアゲート、9,39
……光遮へい膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受光部の片側にオーバーフローコントロール
    ゲートを介してオーバーフロードレインを並設
    し、他の片側にトランスフアーゲートを介して垂
    直転送部を並設した素子列単位をチヤンネルスト
    ツパーを介して複数並列配置したインターライン
    転送CCDに於いて、前記チヤンネルストツパー
    にクリアゲートを設けて該クリアゲートに印加す
    る電圧によつて電子に対するポテンシヤル障壁を
    制御可能とし、露光に先だつて各素子列単位のト
    ランスフアーゲートに高電圧を印加して該トラン
    スフアーゲートを介して受光部の不要電荷を垂直
    転送部へ転送した後、各素子列単位のクリアゲー
    トに高電圧を印加して該クリアゲートを介して隣
    接する他の素子列単位のオーバーフロードレイン
    に排出せしめる如く制御することを特徴とするイ
    ンターライン転送CCDの駆動装置。 2 特許請求の範囲第1項に於いて、露光開始
    後、クリアゲートに高電圧を印加して垂直転送部
    の不要電荷を該クリアゲートを介して隣接する他
    の素子列単位のオーバーフロードレインに排出
    し、その後前記クリアゲートに中間電圧を印加し
    た後トランスフアーゲートに高電圧を印加して受
    光部の信号電荷を垂直転送部へ移送せしめる如く
    制御することを特徴とするインターライン転送
    CCDの駆動装置。 3 特許請求の範囲第2項に於いて、露光完了後
    信号電荷を転送している期間は、オーバーフロー
    コントロールゲートに予め定めた電圧を印加して
    前記期間に受光部に発生する電荷の一部を同一素
    子列単位のオーバーフロードレインに排出せしめ
    る如く制御することを特徴とするインターライン
    転送CCDの駆動装置。 4 特許請求の範囲第3項に於いて、オーバーフ
    ローコントロールゲートに印加する電圧は、露光
    に先だつて受光部の不要電荷を垂直転送部へ移送
    する時にトランスフアーゲートに高電圧を印加し
    て得られる該トランスフアーゲート下の電子に対
    するポテンシヤル障壁より前記オーバーフローコ
    ントロールゲート下の電子に対するポテンシヤル
    障壁を高くする様な電圧であることを特徴とする
    インターライン転送CCDの駆動装置。
JP57150122A 1982-06-03 1982-08-31 インタ−ライン転送ccdの駆動装置 Granted JPS5940779A (ja)

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