JP4001904B2 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
この構成によれば、露光期間のほぼ全域にわたってフォトダイオード11に蓄積される飽和電荷信号電荷量が増加し、かつ露光期間における光電変換効率を改善し感度を向上させることができる。特に、入射光のうち波長が長い程感度を向上させることができる。
図1は、本発明の実施の形態における固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。固体撮像装置1は、レンズ2、メカニカルシャッター3、駆動部4、信号処理部5、固体撮像素子10を備え、メカニカルシャッター3を閉状態にして複数フィールドを順に読み出すフレーム読み出し方式において、駆動部4の駆動により固体撮像素子10に印加される基板バイアス電圧を、基板シャッターパルスの印加完了の直後に第1バイアス電圧から第2バイアス電圧に下げるように構成している。ここで、第1バイアス電圧は、メカニカルシャッター3の開状態での動画撮像モードにおけるバイアス電圧である。第2バイアス電圧は、第1バイアス電圧よりも低電圧で、オーバーフローバリアを高くして飽和信号蓄積量Qsを増加させるための電圧である。
図4は、基板バイアスVsub変調を伴うフレーム読み出しにおける固体撮像装置1の動作タイミングを示すタイムチャートである。同図では、メカニカルシャッターの開閉状態と、基板バイアスVsub(図中の基板電圧)と、フォトダイオード11から垂直CCD13への読み出しゲート電極に印加される垂直転送クロックΦV1、ΦV3とを示している。垂直転送クロックΦV1、ΦV3に重畳されるハイレベルのパルスは、読み出しゲート電極に与えられる読み出しパルスXSGである。
図7は、上記実施の形態における固体撮像装置の変形例における動作タイミングを示すフローチャートである。
2 レンズ
3 メカニカルシャッター
4 駆動部
5 信号処理部
10 固体撮像素子
11 フォトダイオード
12 読み出しゲート部
13 垂直CCD
14 撮像エリア
15 水平CCD
16 出力アンプ
17 半導体基板
Claims (5)
- フォトダイオードで発生した過剰電荷をドレインに排出するオーバーフロードレイン構造を採り、前記フォトダイオードに蓄積された電荷を前記ドレインに排出する基板シャッターを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子への光の入射を制御する遮光手段とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記基板シャッターによる前記電荷の排出終了時から前記遮光手段が閉じるまでを露光期間とし、基板シャッターパルスの印加終了直後である前記露光期間の開始時から、オーバーフローバリアの高さを規定するバイアス電圧を第1バイアス電圧から前記第1バイアス電圧よりも低電圧である第2バイアス電圧に変更し、
前記第2バイアス電圧への立ち下げ開始時と終了時は時間差があり、前記第2バイアス電圧への立ち下げ開始時を前記露光期間の開始時とし、さらに、前記第2バイアス電圧への立ち下げ終了時を前記露光期間内とする
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 前記バイアス電圧の変更は、前記基板シャッターパルスの最後の立下りエッジに同期して、あるいは前記基板シャッターパルスの最後の立下りエッジをトリガーにして行う
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光期間の後に複数のフィールドからなる電荷読み出し期間を備え、先に読み出されない前記フィールドの読み出しゲート電極を水平有効期間中にローレベル電圧とするために、先に読み出される前記フィールドをミドルレベル電圧で前記電荷を読み出す
ことを特徴する請求項1あるいは2に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記第1バイアス電圧は、前記遮光手段を開状態にして連続的に前記フォトダイオードに光が照射されたときに前記過剰電荷を前記ドレインに排出するための前記バイアス電圧であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の固体撮像装置の駆動方法。
- 前記基板シャッターによる前記電荷の排出終了時から前記第2バイアス電圧への立ち下げ開始時までの時間が、前記露光時間の誤差として許容される時間内になるように前記バイアス電圧を変更し、
前記誤差として許容される時間は、前記露光時間の10%以内である
ことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の固体撮像装置の駆動方法。
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