CN1764233A - 电荷传送元件的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电荷传输元件的控制装置，该装置包括：从通过电容器(24)而能接地的输出端输出电压的负电压产生部(22)；接受时钟控制信号SC，并以规定的定时将电容器(24)的充电电压输出到外部的逆变器(26)；接受脉冲控制信号SP，从通过电容器(32)而能与负电压产生部(22)的输出端连接的输出端输出脉冲电压Vp的脉冲产生部(30)；和在向逆变器(26)输出时钟控制信号SC的同时，与时钟控制信号SC的控制中的规定定时同步，控制脉冲信号SP的控制部(28)。

Description

电荷传送元件的控制装置
技术领域
本发明涉及可提供不依据负荷的变动而稳定的驱动电压的电荷传送元件的控制装置。
背景技术
图4是表示帧传送方式的CCD固体摄像元件的构成的概略图。帧传送方式的CCD固体摄像元件基本由：摄像部10i、储存部10s、水平传送部10h及输出部10d构成。
在摄像部10i中，行列配置光电变换元件的象素。多个光电变换元件作为面向储存部10s的方向延伸的列而被配置。各列兼任垂直移位寄存器，相互平行地配置。储存部10s由与摄像部10i的垂直移位寄存器连续的、被遮光的垂直移位寄存器构成。
入射到摄像部10i的光在每个象素由光电变换元件变换为信息电荷。信息电荷通过由控制装置施加到摄像部10i及存储部10s的垂直移位寄存器上的垂直时钟脉冲Vi、VS，按每一帧为单位帧传输到储存部10s。储存部10s接受由摄像部10i按每帧传送来的信息电荷，并暂时保持信息电荷。之后，通过施加到垂直移位寄存器上的垂直时钟脉冲VS，逐行向水平传送部10h传送。水平传送部10h由朝向输出部10d的方向延伸的1行的水平移位寄存器构成。水平传送部10h接受由储存部10s传送来的信息电荷，并以1个象素为单位将信息电荷向输出部10d传送。输出部10d将每象素的电荷量变换为电压值，该电压值的变化被作为CCD输出取出。
图5表示当在CCD固体摄像元件这样的电荷传送元件中传送信息电荷时，提供垂直时钟脉冲Vi、Vs的电荷传送元件的控制装置的构成。电荷传送元件的控制装置构成为包括：负电压产生部12、电容器14、逆变器(inverter)16及控制部18。
负电压产生部12对应基准电位(例如，接地电位GND)产生负的输出电压。负电压产生部12的输出端通过电容器14接地。因此，电容器14由负电压产生部12的输出电压进行充电，其充电电压供给到逆变器16。
逆变器16具有P沟道MOS晶体管16a和N沟道MOS晶体管16b串联连接的构成。在晶体管16a的漏极上连接正的电源，在晶体管16b的漏极上连接负电压产生部12的输出端。晶体管16a的源极与晶体管16b的源极连接，并作为逆变器16的输出端。逆变器16设置在每个垂直移位寄存器传送电极上，输出端与垂直移位寄存器的各传送电极连接。通过导通·截止控制逆变器16的晶体管16a、16b，交替重复正电压和负电压的输出电压VOUT作为垂直时钟脉冲Vi、VS输出。
控制部18将时钟控制信号SC提供给逆变器16。在使输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)为正电压的情况下将时钟控制信号SC设为低电平，在使输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)为负电压的情况下，将时钟控制信号SC设为高电平。控制部18，通过将设置在垂直移位寄存器各行的逆变器16相对的时钟控制信号分别以规定的定时进行变更，来垂直传送信息电荷。
在上述现有技术的电荷传送元件控制装置中，如图6所示，一旦自摄像部10i向存储部10s开始帧传送，则对垂直移位寄存器的多个传输电极同时提供垂直时钟脉冲Vi、VS，电容器14的放电电流急剧增大，在电容器14的充电电压Vc上产生变动ΔVc。与此同时，输出电压VOUT也产生变动，存在电荷传送不稳定的问题。
为了降低该变动ΔVc，可加大电容器14的电容，但随着电容器14的电容增大，电容器14的元件尺寸也变大，出现控制装置的模块尺寸也变大的问题。
发明内容
本发明鉴于上述现有技术的问题，以提供一种不增大电荷传送元件控制装置的尺寸、而减小输出电压变动的电荷传送元件的控制装置为目的。
本发明的控制装置，其特征在于，包括：电压产生部，其从通过第1电容器而可以与恒定电压连接的输出端输出电压；脉冲产生部，其根据脉冲控制信号，从通过第2电容器而可以与上述电压产生部的输出端连接的输出端输出脉冲电压；和控制部，其控制上述脉冲控制信号，以便以规定的定时从上述脉冲产生部输出脉冲电压。
在将上述控制装置模块化的情况下，其特征在于，包括：第1及第2电容器；电压产生部，其从通过上述第1电容器而连接于恒定电压的输出端输出电压；脉冲产生部，其根据脉冲控制信号，从通过上述第2电容器而和上述电压产生部的输出端相连接的输出端输出脉冲电压；和控制部，其控制上述脉冲控制信号，以便以规定的定时从上述脉冲产生部输出脉冲电压。
在此，优选具备根据时钟控制信号将上述第1电容器的充电电压以规定的定时向外部输出的开关电路，上述控制部在将上述时钟控制信号向上述开关电路输出的同时，根据上述时钟控制信号的控制中的规定定时控制上述脉冲控制信号。
更具体的是，优选上述控制部通过控制上述脉冲控制信号，而与上述第1电容器的充电电压变动的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。例如，上述控制部通过控制上述脉冲控制信号，而与从上述开关电路输出上述第1电容器的充电电压的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。此时，最好将由上述脉冲产生部产生的脉冲电压的恢复期间，设定得比脉冲电压的上升沿期间还长。
作为该控制装置的应用例，可举出帧传送方式的电荷传送元件的控制。此时，上述控制部最好通过控制上述脉冲控制信号，而与开始上述电荷的帧传送的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。
根据本发明，可减小电荷传送元件相对的控制电压的变动，可使电荷传送稳定地进行。而且，可将控制装置整体的电路规模维持在与原来同等的程度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电荷传送元件的控制装置的构成的图。
图2是表示本发明的实施方式的脉冲产生部的构成例的图。
图3是表示本发明的实施方式的电荷传送元件的控制装置的控制的时间图。
图4是表示固体摄像装置的构成的图。
图5是表示现有的电荷传送元件的控制装置的构成的图。
图6是表示现有的电荷传送元件的控制装置中的控制的时间图。
图中：10i-摄像部，10s-储存部，10h-水平传送部，10d-输出部，12-负电压产生部，14-电容器，16-逆变器，16a、16b-晶体管，18-控制部，22-负电压产生部，24、32-电容器，26-逆变器，26a、26b-晶体管，28-控制部，30-脉冲产生部，30a、30b-晶体管。
具体实施方式
本发明的实施方式的电荷传送元件的控制装置如图1所示，电荷传送元件的控制装置构成为包括：负电压产生部22、电容器24、逆变器26、控制部28、脉冲产生部30及电容器32。该控制装置被模块化，一般除电容器24、32外的负电压产生部22、逆变器26、控制部28及脉冲产生部30作为1个或多个半导体元件构成，电容器24、32作为外部元件连接。
负电压产生部22与原来的控制装置相同，对应基准电位(例如，接地电位GND)产生负的输出电压。负电压产生部22的输出端通过电容器24接地。因此，电容器24由负电压产生部22的输出电压充电，该充电电压Vc被供给到逆变器26。
逆变器26具有P沟道MOS晶体管26a和N沟道MOS晶体管26b串联连接的构成。在晶体管26a的漏极上连接正的电源(例如，固体摄像装置的***电源Vd)，在晶体管26b的漏极上连接负电压产生部22的输出端。晶体管26a的源极与晶体管26b的源极连接，并作为逆变器26的输出端。逆变器26设置在每个垂直移位寄存器的传送电极上。在各传送电极上分别连接对应的逆变器的输出端。通过导通·截止控制晶体管26a、26b，从而交替地重复正电压和负电压的输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)被施加到垂直移位寄存器的各传送电极上。
脉冲产生部30从控制部28接受后述的脉冲控制信号SP，相对于基准电位(例如，接地电位GND)，产生与负电压产生部22相反极性的脉冲电压Vp。在此，脉冲电压Vp的绝对值最好与负电压产生部22的输出电压的绝对值相同或在该值以下。脉冲产生部30的输出端通过电容器32，而与负电压产生部22的输出端连接。
脉冲产生部30例如如图2所示，其可构成为包括串联连接了P沟道MOS晶体管30a和N沟道MOS晶体管30b的逆变器电路。在晶体管30a的漏极上连接正的电源(例如，固体摄像装置的***电源Vd)，晶体管30b的漏极接地。晶体管30a的源极与晶体管30b的源极连接，并作为脉冲产生部30的输出端。脉冲控制信号SP被提供给晶体管30a、30b的栅极。在该构成中，通过使脉冲控制信号SP变化为正或负的电压，从而可从输出端输出脉冲电压Vp。
控制部28将时钟控制信号SC提供给逆变器26。在使输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)为正电压的情况下，将时钟控制信号SC设为低电平(负电位)。据此，晶体管26a成为导通状态，晶体管26b成为截止状态，向输出端输出正的电源电压Vd。另一方面，在使输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)为负电压的情况下，将时钟控制信号SC设为高电平(正电位)。据此，晶体管26a成为截止状态，晶体管26b成为导通状态，在输出端上施加被充电到电容器24的负电压Vc。
控制部28通过将设于每个垂直移位寄存器的传送电极上的逆变器26相对的时钟控制信号分别以规定的定时变更，从而将施加到垂直移位寄存器的各传送电极上的垂直时钟脉冲Vi、VS设为多相，以不同的相位改变各相来传送信息电荷。
再者，如图3所示，在不是帧传送时，控制部28将脉冲控制信号SP维持在低电平(负的电位)。据此，晶体管30a成为导通状态，晶体管30b成为截止状态，来自脉冲产生部30的脉冲电压Vp维持在正电压。当开始帧传送时，控制部28将脉冲控制信号SP变更为高电平(正电位)。据此，与帧传送的开始同时，脉冲产生部30的脉冲电压Vp被变更为接地电位。
脉冲电压Vp通过电容器32，叠加到电容器24的充电电压上。在开始帧传送时，电容器24的充电电压Vc的变动成分由脉冲电压Vp的变化补充，电容器14的充电电压Vc的变动ΔVc被抑制。据此，来自逆变器26的输出电压VOUT(垂直时钟脉冲Vi、VS)的变动也被抑制，可稳定进行信息电荷的帧传送。
在此，脉冲电压Vp的上升沿期间Tu设定得比帧传送的期间TF还短。而且，脉冲电压Vp的恢复期间TR最好设定在从帧传送结束到进行下次摄像的时间内，最好设定得比脉冲电压Vp的上升沿期间Tu还长。
例如，在脉冲产生部30构成为包含图2所示的逆变器电路时，通过将晶体管30b的电容增大得比晶体管30a的电容还大，从而可使脉冲电压Vp的恢复期间TR比脉冲电压Vp的上升沿期间Tu还长。
如上所述，根据本实施方式，可减小向电荷传送元件的控制电压的变动。因此，可稳定进行电荷传送。再者，根据本实施方式，可将电容器的合计电容抑制为在现有的控制装置中抑制控制电压变动所需的电容器的电容值的一半左右，即使在包含新增加的脉冲产生部30的情况下，也可将电路整体尺寸做成与原来相同或其以下。
再者，在本实施方式中，以应用可以产生负电压的负电压产生部22的控制装置为例进行说明，当即使在应用于具有可以产生正电压的电源产生部的控制装置的情况下，也可得到同样的作用·效果。

Claims (8)

1、一种控制装置，其特征在于，包括：
第1及第2电容器；
电压产生部，其从通过上述第1电容器而连接于恒定电压的输出端输出电压；
脉冲产生部，其根据脉冲控制信号，从通过上述第2电容器而与上述电压产生部的输出端相连接的输出端，输出脉冲电压；和
控制部，其控制上述脉冲控制信号，以便以规定的定时从上述脉冲产生部输出脉冲电压。
2、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
包括根据时钟控制信号将上述第1电容器的充电电压以规定的定时向外部输出的开关电路，
上述控制部在将上述时钟控制信号向上述开关电路输出的同时，根据上述时钟控制信号的控制中规定的定时控制上述脉冲控制信号。
3、一种控制装置，其特征在于，包括：
电压产生部，其从通过第1电容器而能连接于恒定电压的输出端输出电压；
脉冲产生部，其根据脉冲控制信号，从通过第2电容器而能与上述电压产生部的输出端相连接的输出端输出脉冲电压；和
控制部，其控制上述脉冲控制信号，以便以规定的定时从上述脉冲产生部输出脉冲电压。
4、根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
包括根据时钟控制信号将上述第1电容器的充电电压以规定的定时向外部输出的开关电路，
上述控制部在将上述时钟控制信号向上述开关电路输出的同时，根据上述时钟控制信号的控制中规定的定时控制上述脉冲控制信号。
5、根据权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
上述控制部通过控制上述脉冲控制信号，从而与上述第1电容器的充电电压变动的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。
6、根据权利要求2或4所述的控制装置，其特征在于，
上述控制部通过控制上述脉冲控制信号，从而与从上述开关电路输出上述第1电容器的充电电压的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。
7、根据权利要求1～6中任一项所述的控制装置，其特征在于，
由上述脉冲产生部产生的脉冲电压的恢复期间设定得比脉冲电压的上升沿期间还长。
8、一种电荷传送装置，其是具备了权利要求1～7中任一项所述的控制装置的帧传送方式的电荷传送装置，其特征在于，
上述控制部通过控制上述脉冲控制信号，从而与开始电荷的帧传送的定时同步，使上述脉冲产生部产生脉冲电压。
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