JP2822209B2 - Charge transfer device and driving method thereof, solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents
Charge transfer device and driving method thereof, solid-state imaging device and driving method thereofInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電荷転送装置及びその駆動方法並びに固体
撮像装置及びその駆動方法に関し、例えば電荷結合素子
(CCD)に適用して好適なものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer device and a method of driving the same, and a solid-state imaging device and a method of driving the same, and is suitable for application to, for example, a charge-coupled device (CCD). is there.
本発明は、電荷転送電極を駆動するドライバを有する
電荷転送装置において、1水平走査期間内における上記
電荷転送電極の非駆動時に所定電源に容量素子を接続し
てこの容量素子を充電し、1水平走査期間内における上
記電荷転送電極の駆動時に容量素子から負電源を上記ド
ライバに供給するように構成されている。これによっ
て、負電源としてDC/DCコンバータを用いる必要がなく
なるとともに、電荷転送装置本体とドライバとの間にレ
ベルシフト用の大容量コンデンサを設ける必要がなくな
り、さらに、低消費電力化を図ることができる。According to the present invention, in a charge transfer device having a driver for driving a charge transfer electrode, a capacitor is connected to a predetermined power supply when the charge transfer electrode is not driven within one horizontal scanning period, and the capacitor is charged. When the charge transfer electrode is driven during a scanning period, a negative power is supplied from the capacitor to the driver. This eliminates the need to use a DC / DC converter as a negative power supply, eliminates the need to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the main unit of the charge transfer device and the driver, and further reduces power consumption. it can.
CCD撮像素子は、出力MOSFET用の電源電圧VDDとして15
V程度を用い、垂直レジスタ(以下、Vレジスタとい
う)駆動用のクロックパルス(以下、Vクロックとい
う)は3値レベル(H,M,L)で駆動する場合が多い。そ
して、この3値レベル(H,M,L)としては、Hレベル=1
0〜15V,Mレベル=5〜0V,Lレベル=−7〜−10Vが最も
多く用いられている。The CCD image sensor has a power supply voltage V DD for the output MOSFET of 15
A clock pulse (hereinafter, referred to as V clock) for driving a vertical register (hereinafter, referred to as V register) is often driven at a ternary level (H, M, L). Then, as the ternary level (H, M, L), H level = 1
0 to 15 V, M level = 5 to 0 V, L level = −7 to −10 V are most frequently used.
このような3値レベル(H,M,L)のVクロックでVレ
ジスタを駆動する従来のCCD撮像素子は、負電源を含む
少なくとも3種類の電源が必要であるため、例えばこの
CCD撮像素子を用いてビデオカメラなどをつくる場合に
は、小型化が難しいなど不都合なことが多い。A conventional CCD image pickup device that drives a V register with such a ternary level (H, M, L) V clock needs at least three types of power supplies including a negative power supply.
When a video camera or the like is manufactured using a CCD image pickup device, it is often inconvenient because miniaturization is difficult.
仮に、例えばMレベルを0Vにし、HレベルをVDDと同
じにするかまたはVDDを分割してつくるようにすれば、
Lレベル用の負電源とVDDだけでVクロックを駆動する
ことができ、さらにはLレベル用の負電源をなくすこと
ができれば、VDDだけでVクロックを駆動することがで
きる。For example, if the M level is set to 0 V and the H level is set to the same as V DD or V DD is divided,
The V clock can be driven only by the L level negative power supply and V DD , and if the L level negative power supply can be eliminated, the V clock can be driven only by V DD .
第9図〜第11図は従来のCCDのVクロックの駆動回路
を示す。9 to 11 show a conventional CCD V-clock drive circuit.
第9図は低レベルクランプ方式の駆動回路の例を示
す。第9図に示すように、この例ではCCD101にコンデン
サ102を介してVレジスタ駆動用のVドライバ103が接続
されている。また、このVドライバ103には負電源回路1
04が接続されている。符号105はダイオードを示す。ま
た、符号106はタイミング発生器を示す。この第9図に
示す例では、外部より供給される電圧からVドライバ10
3でVクロックの振幅のみをつくり、バイアスレベルは
コンデンサ102でカットしてダイオード105でLレベル
(VL)にクランプする。FIG. 9 shows an example of a driving circuit of a low level clamp system. As shown in FIG. 9, a V driver 103 for driving a V register is connected to a CCD 101 via a capacitor 102 in this example. The V driver 103 has a negative power supply circuit 1
04 is connected. Reference numeral 105 indicates a diode. Reference numeral 106 denotes a timing generator. In the example shown in FIG. 9, the V driver 10
At step 3, only the amplitude of the V clock is generated, and the bias level is cut by the capacitor 102 and clamped at the L level ( VL ) by the diode 105.
第10図は高レベルクランプ方式の駆動回路の例を示
す。この第10図に示す例では、Vドライバ103によりV
クロックの振幅のみをつくり、バイアスレベルはコンデ
ンサ102でカットしてダイオード105でHレベル(VH)に
クランプする。FIG. 10 shows an example of a driving circuit of a high level clamp system. In the example shown in FIG.
Only the amplitude of the clock is generated, and the bias level is cut by the capacitor 102 and clamped to the H level (V H ) by the diode 105.
第11図はCMOSにより構成されたVドライバ103を用い
た例を示し、この例ではCCD101とVドライバ103とは直
結されている。FIG. 11 shows an example using a V driver 103 constituted by CMOS. In this example, the CCD 101 and the V driver 103 are directly connected.
上述の第9図及び第10図に示す従来の駆動回路は、例
えばVレジスタを4相のクロックで駆動する場合には、
大容量のコンデンサ102とダイオード105とがそれぞれ4
個ずつ必要である。9 and 10 described above, for example, when driving a V register with a four-phase clock,
Large capacity capacitor 102 and diode 105
You need them individually.
また、第9図に示す例では、負電源回路104はバイア
スのためだけに用いられており、実際にはVドライバ10
3用の負電源としては働いていない。In the example shown in FIG. 9, the negative power supply circuit 104 is used only for bias,
It does not work as a negative power supply for 3.
一方、第11図に示す例では、CCD101とVドライバ103
とが直結されているために第9図や第10図に示す例のよ
うに大容量のコンデンサは不要であるが、負電源回路10
4としてDC/DCコンバータが必要である。On the other hand, in the example shown in FIG.
9 and 10 do not require a large-capacity capacitor as in the examples shown in FIGS.
4. A DC / DC converter is required.
従って本発明の目的は、負電源としてDC/DCコンバー
タを用いる必要がなくなるとともに、電荷転送装置本体
とドライバとの間にレベルシフト用の大容量コンデンサ
を設ける必要がなくなる電荷転送装置を提供することに
ある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a charge transfer device which eliminates the need to use a DC / DC converter as a negative power supply and eliminates the need to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the charge transfer device main body and a driver. It is in.
本発明の他の目的は、負電源としてDC/DCコンバータ
を用いる必要がなくなるとともに、固体撮像装置本体と
垂直レジスタのドライバとの間にレベルシフト用の大容
量コンデンサを設ける必要がなくなる固体撮像装置を提
供することにある。Another object of the present invention is to eliminate the need to use a DC / DC converter as a negative power supply and eliminate the need to provide a large-capacity capacitor for level shift between the solid-state imaging device main body and the driver of the vertical register. Is to provide.
本発明の上記目的及びその他の目的は、以下の説明よ
り明らかとなるであろう。The above and other objects of the present invention will become apparent from the following description.
上記目的を達成するために、本発明は、以下のように
構成されている。To achieve the above object, the present invention is configured as follows.
請求項1の発明は、電荷転送電極を駆動するドライバ
(2)を有する電荷転送装置において、所定電源(VE)
に対するスイッチングにより充電される容量素子(CL)
を有し、1水平走査期間内における電荷転送電極の非駆
動時に所定電源(VE)に容量素子(CL)を接続してこの
容量素子(CL)を充電し、1水平走査期間内における電
荷転送電極の駆動時に容量素子(CL)から負電源をドラ
イバ(2)に供給するように構成されている。According to the first aspect of the present invention, in a charge transfer device having a driver (2) for driving a charge transfer electrode, a predetermined power supply (V E )
(C L ) charged by switching with respect to
When the charge transfer electrode is not driven during one horizontal scanning period, the capacitor ( CL ) is connected to a predetermined power supply (V E ) to charge the capacitor ( CL ), and within one horizontal scanning period Is configured to supply a negative power supply from the capacitive element ( CL ) to the driver (2) when the charge transfer electrode is driven.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、負電源
を供給する配線に他の容量素子(CE)が接続されてい
る。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, another capacitance element (C E ) is connected to a wiring for supplying a negative power.
請求項3の発明は、垂直レジスタを駆動するドライバ
(2)を有する固体撮像装置において、所定電源(VE)
に対するスイッチングにより充電される容量素子(CL)
を有し、1水平走査期間内における垂直レジスタの非駆
動時に所定電源(VE)に容量素子(CL)を接続してこの
容量素子(CL)を充電し、1水平走査期間内における垂
直レジスタの駆動時に容量素子(CL)から負電源をドラ
イバ(2)に供給するようにしている。According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device having the driver (2) for driving the vertical register, the predetermined power supply (V E )
(C L ) charged by switching with respect to
When the vertical register is not driven in one horizontal scanning period, the capacitor ( CL ) is connected to a predetermined power supply (V E ) to charge the capacitor ( CL ), and the capacitor ( CL ) is charged in one horizontal scanning period. At the time of driving the vertical register, negative power is supplied from the capacitive element ( CL ) to the driver (2).
請求項4の発明は、請求項3の発明において、負電源
を供給する配線に他の容量素子(CE)が接続されてい
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, another capacitance element (C E ) is connected to a wiring for supplying a negative power.
請求項5の発明は、電荷転送電極をドライバにより駆
動するようにした電荷転送装置の駆動方法において、1
水平走査期間内における電荷転送電極の非駆動時に所定
電源(VE)に対するスイッチングにより容量素子(CL)
を充電し、1水平走査期間内における電荷転送電極の駆
動時に容量素子(CL)から負電源をドライバに供給する
ようにしている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for driving a charge transfer device in which a charge transfer electrode is driven by a driver.
Predetermined power during non-driving of the charge transfer electrodes in the horizontal scanning period capacitive element by switching for (V E) (C L)
And a negative power supply is supplied to the driver from the capacitive element (C L ) when the charge transfer electrode is driven within one horizontal scanning period.
請求項6の発明は、垂直レジスタをドライバにより駆
動するようにした固体撮像装置の駆動方法において、1
水平走査期間内における上記垂直レジスタの非駆動時に
所定電源(VE)に対するスイッチングにより容量素子
(CL)を充電し、1水平走査期間内における垂直レジス
タの駆動時に容量素子(CL)から負電源をドライバに供
給するようにしている。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a driving method of a solid-state imaging device in which a vertical register is driven by a driver.
When the vertical register is not driven in the horizontal scanning period, the capacitive element ( CL ) is charged by switching to a predetermined power supply (V E ), and when the vertical register is driven in one horizontal scanning period, the capacitance element ( CL ) becomes negative. Power is supplied to the driver.
請求項1,5の発明によれば、所定電源(VE)に対する
スイッチングにより充電される容量素子(CL)から負電
源をドライバ(2)に供給するように構成されているの
で、従来のように負電源としてDC/DCコンバータを用い
る必要がなくなる。また、電荷転送装置本体とドライバ
(2)とを直結することが可能となるので、従来のよう
に電荷転送装置本体とドライバ(2)との間にレベルシ
フト用の大容量コンデンサを設ける必要がなくなる。さ
らに、容量素子(CL)は1水平走査期間内に一回充電す
るようにしているので、低消費電力である。According to the first and fifth aspects of the present invention, since the negative power supply is supplied to the driver (2) from the capacitance element ( CL ) charged by switching with respect to the predetermined power supply (V E ), Thus, it is not necessary to use a DC / DC converter as the negative power supply. In addition, since it is possible to directly connect the main body of the charge transfer device and the driver (2), it is necessary to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the main body of the charge transfer device and the driver (2) as in the related art. Disappears. Further, since the capacitor (C L ) is charged once in one horizontal scanning period, the power consumption is low.
請求項2の発明によれば、負電源を供給する配線に接
続されている他の容量素子(CE)をある時間だけ所定電
源(VE)に接続して充電し、その後この他の容量素子
(CE)から容量素子(CL)を充電しながらドライバ
(2)に負電源を供給することができるので、請求項1
の発明の上記した利点に加えて、低消費電力で負電源を
得ることができるという利点がある。According to the second aspect of the present invention, the other capacitance element (C E ) connected to the wiring for supplying the negative power is connected to the predetermined power supply (V E ) for a certain time to be charged, and then the other capacitance is charged. The negative power supply can be supplied to the driver (2) while charging the capacitance element (C L ) from the element (C E ).
In addition to the above advantages of the invention, there is an advantage that a negative power supply can be obtained with low power consumption.
請求項3,6の発明によれば、垂直レジスタの停止時に
所定電源(VE)に容量素子(CL)を接続してこの容量素
子(CL)を充電し、垂直レジスタの動作時に容量素子
(CL)から負電源をドライバ(2)に供給するようにし
ているので、請求項1の発明と同様に、負電源としてDC
/DCコンバータを用いる必要がなくなるとともに、固体
撮像装置本体とドライバ(2)との間にレベルシフト用
の大容量コンデンサを設ける必要がなくなる。According to the third and sixth aspects of the invention, when the vertical register is stopped, the capacitor (C L ) is connected to the predetermined power supply (V E ) to charge the capacitor (C L ). Since a negative power is supplied from the element ( CL ) to the driver (2), DC power is used as the negative power in the same manner as in the first aspect of the present invention.
It is not necessary to use a / DC converter, and it is not necessary to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the solid-state imaging device main body and the driver (2).
請求項4の発明によれば、負電源を供給する配線に他
の容量素子(CE)が接続されているので、請求項3の発
明の上記した利点に加えて、請求項2の発明と同様な利
点がある。According to the fourth aspect of the present invention, since the other capacitance element (C E ) is connected to the wiring for supplying the negative power supply, in addition to the above-mentioned advantages of the third aspect of the present invention, There are similar advantages.
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例は、本発明をCCD撮像素子に適用
した実施例である。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a CCD image sensor.
第1図はこの実施例によるCCD撮像素子を示し、特に
そのVドライバの駆動回路部を示したものである。FIG. 1 shows a CCD image pickup device according to this embodiment, and particularly shows a drive circuit section of a V driver.
第1図に示すように、この実施例においては、CCD1に
CMOSにより構成されたVドライバ2が直結されている。
このVドライバ2にはタイミング発生器3が接続されて
いる。また、このVドライバ2には、その一端が接地さ
れたコンデンサCLが接続されている。後述のように、こ
のコンデンサCLがVドライバ2の負電源として働く。こ
のコンデンサCLには、スイッチS11,S12,S21,S22、抵抗r
11,r12,r21,r22及びコンデンサCEから成るスイッチトキ
ャパシタが接続されている。ここで、抵抗r11の一端
は、スイッチS11が閉じたときに電源VEに接続されるよ
うになっている。As shown in FIG. 1, in this embodiment, CCD1
A V driver 2 composed of CMOS is directly connected.
A timing generator 3 is connected to the V driver 2. Moreover, this V driver 2, a capacitor C L having one end grounded is connected. As described below, the capacitor C L acts as a negative power supply for the V driver 2. This capacitor C L has switches S 11 , S 12 , S 21 , S 22 and a resistor r
11, r 12, r 21, r 22 and the switched capacitor comprising a capacitor C E is connected. Here, one end of the resistor r 11 is adapted to be connected to a power supply V E when the switch S 11 is closed.
第2図は上述のように構成されたスイッチトキャパシ
タを半導体基板上でCMOSIC化した例を示す。FIG. 2 shows an example in which the switched capacitor configured as described above is formed as a CMOS IC on a semiconductor substrate.
第2図において、符号4は例えばn型シリコン(Si)
基板のような半導体基板を示す。この半導体基板4上に
は、図示省略したゲート絶縁膜を介してゲート電極G11,
G12,G21,G22が設けられている。符号5,6はそれぞれ半導
体基板4中に形成された例えばp+型のソース領域及びド
レイン領域を示す。これらのゲート電極G11、ソース領
域5及びドレイン領域6によりpチャネルMOSFETQ11が
構成されている。そして、このpチャネルMOSFETQ11に
より第1図に示すスイッチS11が構成されている。ま
た、符号7は半導体基板4中に形成されたpウエルを示
す。符号8,9はそれぞれこのpウエル7中に形成された
例えばn+型のソース領域及びドレイン領域を示す。ゲー
ト電極G21、ソース領域8及びドレイン領域9によりn
チャネルMOSFETQ21が構成されている。そして、このn
チャネルMOSFETQ21により第1図に示すスイッチS21が構
成されている。なお、符号10は例えばp+型の半導体領域
を示す。符号11,12はそれぞれ半導体基板4中に形成さ
れた例えばp+型のソース領域及びドレイン領域を示す。
ゲート電極G12、ソース領域11及びドレイン領域12によ
りpチャネルMOSFETQ12が構成されている。そして、こ
のpチャネルMOSFETQ12により第1図に示すスイッチS12
が構成されている。また、符号13は半導体基板4中に形
成されたpウエルを示す。符号14,15はそれぞれこのp
ウエル13中に形成された例えばn+型のソース領域及びド
レイン領域を示す。ゲート電極G22、ソース領域14及び
ドレイン領域15によりnチャネルMOSFETQ22が構成され
ている。そして、このnチャネルMOSFETQ22により第1
図に示すスイッチS22が構成されている。なお、符号16
は例えばp+型の半導体領域を示す。In FIG. 2, reference numeral 4 denotes, for example, n-type silicon (Si).
1 shows a semiconductor substrate such as a substrate. On the semiconductor substrate 4, a gate electrode G 11 ,
G 12 , G 21 and G 22 are provided. Reference numerals 5 and 6 indicate, for example, p + -type source regions and drain regions formed in the semiconductor substrate 4, respectively. These gate electrodes G 11, p-channel MOSFET Q 11 is constituted by the source region 5 and drain region 6. The switch S 11 shown in FIG. 1 by the p-channel MOSFET Q 11 is configured. Reference numeral 7 denotes a p-well formed in the semiconductor substrate 4. Reference numerals 8 and 9 indicate, for example, an n + type source region and a drain region formed in the p well 7, respectively. The gate electrode G 21 , the source region 8 and the drain region 9 form n
Channel MOSFET Q 21 is formed. And this n
Switch S 21 shown in FIG. 1 by the channel MOSFET Q 21 is formed. Reference numeral 10 indicates, for example, ap + type semiconductor region. Reference numerals 11 and 12 denote, for example, p + -type source and drain regions formed in the semiconductor substrate 4.
Gate electrode G 12, p-channel MOSFET Q 12 is constituted by the source region 11 and drain region 12. The switch S 12 shown in FIG. 1 by the p-channel MOSFET Q 12
Is configured. Reference numeral 13 denotes a p-well formed in the semiconductor substrate 4. Symbols 14 and 15 indicate this p
3 shows, for example, an n + -type source region and a drain region formed in a well 13. The gate electrode G 22 , the source region 14 and the drain region 15 form an n-channel MOSFET Q 22 . By the n-channel MOSFET Q 22 first
Switch S 22 shown in FIG is constituted. Note that reference numeral 16
Indicates, for example, ap + type semiconductor region.
一方、第2図において符号C1,C2はレベルシフト用の
コンデンサを示し、符号D1,D2はレベルシフト用のダイ
オードを示す。ただし、これらのコンデンサC1,C2は、
第9図及び第10図に示すコンデンサ102と異なり、小容
量のもので十分である。On the other hand, in FIG. 2, reference symbols C 1 and C 2 indicate level shift capacitors, and reference symbols D 1 and D 2 indicate level shift diodes. However, these capacitors C 1 and C 2
Unlike the capacitor 102 shown in FIGS. 9 and 10, a capacitor having a small capacity is sufficient.
次に、上述のように構成されたスイッチトキャパシタ
によるVドライバの駆動方法を説明する。ここでは、V
レジスタを4相のクロックで駆動する場合を例にとって
説明する。Next, a method of driving the V driver by using the switched capacitor configured as described above will be described. Here, V
An example in which a register is driven by a four-phase clock will be described.
第3図に上述のスイッチトキャパシタの駆動に用いる
パルスφ1,φ2の波形を示す。第3図に示すように、こ
の例では、1水平走査期間、すなわち1H(通常、63.5μ
sec)のうちVクロックが動いていない有効期間(画像
表示期間)においてはφ1=L,φ2=Lで、このときに
は第2図に示すpチャネルMOSFETQ11,Q12はオンとな
り、nチャネルMOSFETQ21,Q22はオフとなる。そして、
このときには第4図に示すようにコンデンサCEに電源VE
が接続されて電流iが流れ、コンデンサCEが充電され
る。この充電によりコンデンサCEの一端の電圧Eは第3
図に示すように時間tとともに上昇する。CMOSにより構
成されたVドライバ2は非動作時には電流を消費しない
ので、コンデンサCLの一端の電圧VLはこの充電の間一定
である。FIG. 3 shows the waveforms of the pulses φ 1 and φ 2 used for driving the above-mentioned switched capacitor. As shown in FIG. 3, in this example, one horizontal scanning period, that is, 1H (normally, 63.5 μm)
2 ), φ 1 = L, φ 2 = L during the effective period (image display period) in which the V clock is not operating. At this time, the p-channel MOSFETs Q 11 and Q 12 shown in FIG. MOSFETs Q 21 and Q 22 are turned off. And
Power V E in this case the capacitor C E as shown in FIG. 4
Is connected, a current i flows, and the capacitor CE is charged. Voltage E of the one end of the capacitor C E This charge third
It increases with time t as shown in the figure. Since the V driver 2 constituted by CMOS does not consume current when not operating, the voltage VL at one end of the capacitor CL is constant during this charging.
次に、第3図に示すように、Vクロックが動く水平ブ
ランキング(以下、Hブランキングという)中にφ1=
Hにして第2図に示すpチャネルMOSFETQ11,Q12をオフ
とし、Δt(例えば、10nsec〜1μsec後にφ2=Hと
してnチャネルMOSFETQ21,Q22をオンにする。これによ
って、第5図に示すように、上述のようにして充電され
たコンデンサCEはコンデンサCLに接続される。そして、
このコンデンサCEからコンデンサCLに充電しながらVド
ライバ2を駆動する。この場合、Vレジスタは4相のク
ロックで駆動しているのに対応してコンデンサCEの一端
の電圧Eは4段階で元の電圧レベルに降下し、これに対
応してVLは4回立ち上がる(第3図参照)。そして、こ
のVLの各立ち上がり毎にVドライバ2を通じてCCD1に電
荷が送られる。Next, as shown in FIG. 3, during horizontal blanking (hereinafter referred to as H blanking) in which the V clock moves, φ 1 =
H to turn off the p-channel MOSFETs Q 11 and Q 12 shown in FIG. 2 and turn on the n-channel MOSFETs Q 21 and Q 22 by setting Δ 2 = H after Δt (for example, 10 nsec to 1 μsec. As a result, FIG. as shown in the capacitor C E charged as described above is connected to the capacitor C L. then,
While charging from the capacitor C E to the capacitor C L to drive the V driver 2. In this case, the voltage E at one end of the capacitor CE drops to the original voltage level in four steps corresponding to the fact that the V register is driven by the four-phase clock, and the voltage V L is correspondingly four times. Stand up (see Fig. 3). Then, charge is sent to the CCD 1 through the V driver 2 at each rising of VL .
第4図に示すコンデンサCEの充電時の時定数は、抵抗
r11,r12の抵抗値をいずれもr1とすると、2r1×CEであ
る。一方、第5図に示すように、コンデンサCLの充電時
の時定数は、抵抗r21,r22の抵抗値をいずれもr2とする
と2r2[(CECL)/(CE+CL)]である。この第5図に
示す場合には、Vドライバ2から見た時の電源容量はCE
+CLである。ここで、Vドライバ2が例えば5mAの消費
電流を必要とするとき、例えばCE=CL=0.5μFと選ぶ
とCE+CL=1μFであり、一方r1≒50Ω、r2=20Ωとす
ると、例えばVE=10Vに対してVL≒−9V(|VL|≒9V)と
することが可能となる。そして、このVLをドライバ2の
負電源として用いることができる。The time constant during charging of the capacitor CE shown in FIG.
If both the resistance values of r 11 and r 12 are r 1 , then 2r 1 × C E. On the other hand, as shown in FIG. 5, the time constant of the charging of the capacitor C L, when both of the resistance value of the resistor r 21, r 22 and r 2 2r 2 [(C E C L) / (C E + CL )]. In the case shown in FIG. 5, the power supply capacity as viewed from the V driver 2 is C E
+ Is a C L. Here, when V driver 2 which require e.g. 5mA current consumption, for example, choose the C E = C L = 0.5μF a C E + C L = 1μF, whereas r 1 ≒ 50 [Omega, and r 2 = 20 [Omega Then, for example, V E = 10V V L ≒ -9V respect it is possible to (| ≒ 9V | V L) . This VL can be used as a negative power supply of the driver 2.
以上のように、この実施例によれば、CMOSIC化された
スイッチトキャパシタのコンデンサCEを有効期間中に充
電し、Hブランキング中にこのコンデンサCEからコンデ
ンサCLを充電することにより得られるVLをVドライバ2
用の負電源として用いているので、従来のように負電源
回路としてDC/DCコンバータを用いる必要がなくなる。
しかも、CCD1とVドライバ2とが直結されているため、
従来は必要であったレベルシフト用の大容量コンデンサ
などが不要となる。これらによって、このCCD撮像素子
を例えばビデオカメラ用に用いた場合には、ビデオカメ
ラの小型化及び低価格化を図ることができる。As described above, according to this embodiment is obtained by charging the CMOSIC reduction has been switched capacitor of the capacitor C E during the lifetime, charging the capacitor C L from the capacitor C E in H blanking V L to V driver 2
Since the power supply is used as a negative power supply, there is no need to use a DC / DC converter as a negative power supply circuit as in the related art.
Moreover, since CCD1 and V driver 2 are directly connected,
This eliminates the need for a large-capacity capacitor for level shifting, which was conventionally required. Thus, when this CCD image sensor is used for a video camera, for example, the size and cost of the video camera can be reduced.
また、コンデンサCE,CLは1Hに一回充電するようにし
ているので、pチャネルMOSFETQ11,Q12及びnチャネルM
OSFETQ21,Q22を駆動するために必要な電力を最小限に抑
えることができる。例えば、各MOSFETQ11,Q12,Q21,Q22
のゲート容量を例えば10pF程度とすると、Vクロックの
振幅が10V程度の場合には、これらのpチャネルMOSFETQ
11,Q12及びnチャネルMOSFETQ21,Q22を駆動するために
必要な電力は60μM程度となり、極めて低消費電力であ
ることがわかる。Since the capacitors C E and C L are charged once to 1H, the p-channel MOSFETs Q 11 and Q 12 and the n-channel MOSFET
The power required to drive OSFETs Q 21 and Q 22 can be minimized. For example, each MOSFET Q 11 , Q 12 , Q 21 , Q 22
If the gate capacitance of the p-channel MOSFET is, for example, about 10 pF and the amplitude of the V clock is about 10 V, these p-channel MOSFETs Q
11 , Q 12 and the power required to drive the n-channel MOSFETs Q 21 , Q 22 are about 60 μM, which indicates that the power consumption is extremely low.
さらに、上述のスイッチトキャパシタとVドライバ2
とを一体でCMOSIC化すれば、ICの数は増えない。さらに
また、タイミング発生器3用のICにこれらのVドライバ
2及びスイッチトキャパシタを内蔵させれば、ICの数を
一つ減らすことができる。Further, the above-described switched capacitor and V driver 2
If they are integrated into a CMOS IC, the number of ICs will not increase. Furthermore, if the V driver 2 and the switched capacitor are built in the IC for the timing generator 3, the number of ICs can be reduced by one.
次に、第6図〜第8図は水平レジスタを駆動するため
のドライバ(Hドライバ)を含むCCD撮像素子の駆動回
路の構成例を示す。Next, FIG. 6 to FIG. 8 show a configuration example of a driving circuit of a CCD image pickup device including a driver (H driver) for driving a horizontal register.
第6図はCCD1、Hドライバ17、Vドライバ2及びタイ
ミング発生器3を別々のICで構成した例であり、この場
合には4個のICが必要である。FIG. 6 shows an example in which the CCD 1, the H driver 17, the V driver 2 and the timing generator 3 are constituted by separate ICs. In this case, four ICs are required.
第7図はHドライバ17をタイミング発生器3と一体で
IC化した例であり、この場合には3個のICが必要であ
る。FIG. 7 shows the H driver 17 integrated with the timing generator 3.
This is an example in which an IC is used. In this case, three ICs are required.
一方、第8図はHドライバ17、Vドライバ2及び負電
源18をタイミング発生器3と一体でIC化した例であり、
この場合には2個のICが必要である。On the other hand, FIG. 8 shows an example in which the H driver 17, the V driver 2, and the negative power supply 18 are integrated with the timing generator 3 into an IC.
In this case, two ICs are required.
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
例えば、コンデンサCE,CLの容量は必ずしも上述の実
施例で述べた値に限定されるものではなく、必要に応じ
て選定することができる。また、上述の実施例において
は、本発明をCCD撮像素子に適用した場合について説明
したが、本発明は、例えば電荷転送装置の一種であるBB
Dに適用することも可能である。For example, the capacitances of the capacitors C E and C L are not necessarily limited to the values described in the above-described embodiments, and can be selected as needed. Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the CCD image pickup device has been described.
It is also possible to apply to D.
本発明は、以下説明したように構成されているので、
次のような効果がある。Since the present invention is configured as described below,
The following effects are obtained.
請求項1,5の発明によれば、負電源としてDC/DCコンバ
ータを用いる必要がなくなるとともに、電荷転送装置本
体とドライバとの間にレベルシフト用の大容量コンデン
サを設ける必要がなくなる。According to the first and fifth aspects of the present invention, it is not necessary to use a DC / DC converter as the negative power supply, and it is not necessary to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the charge transfer device main body and the driver.
請求項2の発明によれば、低消費電力で負電源を得る
ことができる。According to the invention of claim 2, a negative power supply can be obtained with low power consumption.
請求項3,6の発明によれば、負電源としてDC/DCコンバ
ータを用いる必要がなくなるとともに、固体撮像装置本
体とドライバとの間にレベルシフト用の大容量コンデン
サを設ける必要がなくなる。According to the third and sixth aspects of the present invention, it is not necessary to use a DC / DC converter as a negative power supply, and it is not necessary to provide a large-capacity capacitor for level shifting between the solid-state imaging device main body and the driver.
請求項4の発明によれば、低消費電力で負電源を得る
ことができる。According to the invention of claim 4, it is possible to obtain a negative power supply with low power consumption.
第1図は本発明の一実施例によるCCD撮像素子を示すブ
ロック図、第2図は第1図に示すスイッチトキャパシタ
のIC化の例を示す断面図、第3図は第1図に示すスイッ
チトキャパシタによるVドライバの駆動方法を説明する
ための波形図、第4図は有効期間におけるコンデンサCE
の充電を説明するための回路図、第5図はHブランキン
グ中のコンデンサCEからコンデンサCLへの充電によるV
クロックの駆動を説明するための回路図、第6図〜第8
図はそれぞれCCD撮像素子の駆動回路の構成例を示すブ
ロック図、第9図〜第11図はそれぞれ従来のCCD撮像素
子のVドライバの駆動回路の例を示すブロック図であ
る。 図面における主要な符号の説明 1:CCD、2:Vドライバ、3:タイミング発生器、S11,S12,S
21,S22:スイッチ、CE,CL:コンデンサ、Q11,Q12:pチャネ
ルMOSFET、Q21,Q22:nチャネルMOSFET。FIG. 1 is a block diagram showing a CCD image pickup device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an IC of the switched capacitor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a switched capacitor shown in FIG. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining a method of driving the V driver by using the capacitor C E during the valid period.
Circuit diagram for explaining the charging, Fig. 5 V due to the charging of the capacitor C E in H blanking to capacitor C L
6 to 8 are circuit diagrams for explaining the driving of the clock.
9 is a block diagram showing a configuration example of a drive circuit of a CCD image sensor, and FIGS. 9 to 11 are block diagrams each showing an example of a drive circuit of a V driver of a conventional CCD image sensor. Description of the key symbols in drawings 1: CCD, 2: V driver, 3: timing generator, S 11, S 12, S
21, S 22: switch, C E, C L: capacitor, Q 11, Q 12: p-channel MOSFET, Q 21, Q 22: n -channel MOSFET.
Claims (6)
電荷転送装置において、 所定電源に対するスイッチングにより充電される容量素
子を有し、 1水平走査期間内における上記電荷転送電極の非駆動時
に上記所定電源に上記容量素子を接続してこの容量素子
を充電し、 1水平走査期間内における上記電荷転送電極の駆動時に
上記容量素子から負電源を上記ドライバに供給するよう
に構成されていることを特徴とする電荷転送装置。1. A charge transfer device having a driver for driving a charge transfer electrode, comprising: a capacitive element charged by switching with respect to a predetermined power supply; wherein the predetermined power supply is provided when the charge transfer electrode is not driven within one horizontal scanning period. And charging the capacitive element, and supplying a negative power supply from the capacitive element to the driver when the charge transfer electrode is driven within one horizontal scanning period. Charge transfer device.
が接続されていることを特徴とする請求項1記載の電荷
転送装置。2. The charge transfer device according to claim 1, wherein another capacitance element is connected to the wiring for supplying the negative power.
固体撮像装置において、 所定電源に対するスイッチングにより充電される容量素
子を有し、 1水平走査期間内における上記垂直レジスタの非駆動時
に上記所定電源に上記容量素子を接続してこの容量素子
を充電し、 1水平走査期間内における上記垂直レジスタの駆動時に
上記容量素子から負電源を上記ドライバに供給するよう
に構成されていることを特徴とする固体撮像装置。3. A solid-state imaging device having a driver for driving a vertical register, comprising a capacitive element charged by switching with respect to a predetermined power supply, wherein the predetermined power supply is supplied when the vertical register is not driven within one horizontal scanning period. A solid-state imaging device configured to charge a capacitor by connecting the capacitor, and to supply a negative power from the capacitor to the driver when the vertical register is driven within one horizontal scanning period. apparatus.
が接続されていることを特徴とする請求項3記載の固体
撮像装置。4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein another capacitance element is connected to the wiring for supplying the negative power.
うにした電荷転送装置の駆動方法において、 1水平走査期間内における上記電荷転送電極の非駆動時
に所定電源に対するスイッチングにより容量素子を充電
し、 1水平走査期間内における上記電荷転送電極の駆動時に
上記容量素子から負電源を上記ドライバに供給するよう
にしたことを特徴とする電荷転送装置の駆動方法。5. A method of driving a charge transfer device in which a charge transfer electrode is driven by a driver, wherein the capacitor is charged by switching to a predetermined power supply when the charge transfer electrode is not driven during one horizontal scanning period. A method of driving a charge transfer device, wherein a negative power is supplied from the capacitance element to the driver when the charge transfer electrode is driven during a horizontal scanning period.
うにした固体撮像装置の駆動方法において、 1水平走査期間内における上記垂直レジスタの非駆動時
に所定電源に対するスイッチングにより容量素子を充電
し、 1水平走査期間内における上記垂直レジスタの駆動時に
上記容量素子から負電源を上記ドライバに供給するよう
にしたことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。6. A driving method for a solid-state imaging device in which a vertical register is driven by a driver, wherein when a vertical register is not driven within one horizontal scanning period, a capacitive element is charged by switching to a predetermined power supply, and one horizontal scanning is performed. A method for driving a solid-state imaging device, wherein a negative power is supplied from the capacitance element to the driver when the vertical register is driven during a period.
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---|---|---|---|
JP1152581A JP2822209B2 (en) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | Charge transfer device and driving method thereof, solid-state imaging device and driving method thereof |
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-
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- 1989-06-15 JP JP1152581A patent/JP2822209B2/en not_active Expired - Lifetime
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