專利名稱：電荷傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以信息包單位傳輸輸出信息電荷，把該信息電荷變換為電壓值，作為圖像信號輸出的電荷傳輸裝置。
CCD攝像傳感器1例如是幀傳輸型的，由攝像部1i、存儲部1s、水平傳輸部1h及輸出部1d構(gòu)成。攝像部1i由多個垂直移位寄存器構(gòu)成，這些垂直移位寄存器的各位形成了感光象素。存儲部1s由與構(gòu)成攝像部1i的多個垂直移位寄存器分別連續(xù)的多個垂直移位寄存器構(gòu)成。水平傳輸部1h由在存儲部1s的輸出一側(cè)、沿水平方向設(shè)置的單一移位寄存器構(gòu)成，在各位中接受構(gòu)成存儲部1s的多個垂直移位寄存器的各輸出。輸出部1d設(shè)置在水平傳輸部1h的輸出一側(cè)，具有作為接受來自水平傳輸部1h的輸出的電容器的浮置擴散區(qū)(floating diffusion)和取入存儲在浮置擴散區(qū)中的電荷并排出的復(fù)位漏極(reset drain)。
升壓電路2例如是采用充電泵方式的升壓電路，取入從外部供給的電源電壓VD并升壓，并把升壓電壓提供給CCD攝像傳感器1和垂直驅(qū)動電路5。該升壓電路2包含正電壓充電泵3和負(fù)電壓充電泵4，在正電壓充電泵3生成正一側(cè)的升壓電壓VOH，在負(fù)電壓充電泵4生成負(fù)一側(cè)的升壓電壓VOL。
電壓調(diào)整電路3取入電源電壓VD，生成給定的調(diào)整電壓，作為輸出VK向水平驅(qū)動電路5輸出。在該電壓調(diào)整電路2中，用比較器比較把供給的電源電壓VD用電阻分割后的分壓電壓和給定的基準(zhǔn)電壓VR，根據(jù)比較器的輸出生成調(diào)整電壓。在電壓調(diào)整電路2中，配合下一級的水平驅(qū)動電路5的動作電壓設(shè)定了調(diào)整電壓的電壓值，以把電源電壓VD降壓到水平驅(qū)動電路5的工作電壓的狀態(tài)調(diào)整了輸出VK。
垂直驅(qū)動電路4接受從升壓電路2輸出的升壓電壓VOL而工作，生成幀傳輸時鐘φf和垂直傳輸時鐘φv，并向攝像部1i和存儲部1s輸出。在該垂直驅(qū)動電路4生成的幀傳輸時鐘φf和垂直傳輸時鐘φv，與由定時控制電路6生成的垂直同步信號VT和水平同步信號HT同步生成。
水平驅(qū)動電路5，接受電壓調(diào)整電路3所輸出的調(diào)整電壓VK而動作，產(chǎn)生水平傳輸時鐘φh、輸出時鐘φo及復(fù)位時鐘φr并輸出到水平傳輸部1h及輸出部1d。在該水平驅(qū)動電路5生成的水平傳輸時鐘φh、輸出時鐘φo及復(fù)位時鐘φr，與水平同步信號HT同步生成。
定時控制電路7由計算一定周期的基準(zhǔn)時鐘CK的多個計數(shù)器構(gòu)成，以給定的比率把基準(zhǔn)時鐘CK分頻，生成垂直同步信號VT和水平同步信號HT。另外，定時控制電路7也向?qū)CD攝像傳感器1的輸出信號進行給定的信號處理的信號處理電路(未圖示)、上述的升壓電路以及電壓調(diào)整電路3供給定時信號，使各電路的動作與CCD攝像傳感器1的動作時刻同步。
圖5是說明圖4的動作的時序圖。幀傳輸時鐘φf是生成在垂直同步信號VT的消隱期間中并進行時鐘控制。據(jù)此，以給定的存儲時間存儲在攝像部1i中的信息電荷以高速且一次完成地向存儲部1s傳輸輸出。垂直傳輸時鐘φv與幀傳輸時鐘φf同步生成，并且與水平同步信號HT同步生成。據(jù)此，用幀傳輸時鐘φf從攝像部1i傳輸輸出的一個畫面的信息電荷被輸入存儲部1s，并且以一行單位把輸入的信息電荷傳輸輸出到水平傳輸部1h。水平傳輸時鐘φh與水平同步信號HT同步，并在從存儲部1s傳輸輸出了一行的信息電荷的期間中進行時鐘控制地生成。據(jù)此，從存儲部1s傳輸輸出的信息電荷以一信息包的單位依次輸出到輸出部1d。
圖6是說明輸出部1d的動作的時序圖。輸出時鐘φo與水平傳輸時鐘φh同步上升。據(jù)此，從水平傳輸部1h傳輸輸出的一信息包的信息電荷被取入設(shè)置在輸出部1d中的浮置擴散區(qū)中。然后，浮置擴散區(qū)的電位按照存儲電荷量變化，該變化被取入輸出放大器中，作為圖像信號Y(t)輸出。這樣，與浮置擴散區(qū)中存儲電荷的期間對應(yīng)而輸出的圖像信號Y(t)成為與在感光區(qū)域中成像的被拍攝物圖像的亮度電平對應(yīng)的信號電平。復(fù)位時鐘φr在從信息電荷被取入浮置擴散區(qū)中的時刻開始延遲給定期間的時刻上升。據(jù)此，存儲在浮置擴散區(qū)中的信息電荷被取入復(fù)位漏極，并排出。在與該復(fù)位動作對應(yīng)的期間中輸出的圖像信號Y(t)成為復(fù)位電平。然后，重復(fù)信號電平和復(fù)位電平的圖像信號Y(t)在下一級的模擬信號處理電路中只取出信號電平，再輸出到下一級的A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理電路。
可是，在上述的攝像裝置中，有作為數(shù)字相機而裝入移動電話和筆記本型個人電腦中的。在裝入這種電子機器的類型的攝像裝置中，為了抑制作為電子機器整體的耗電，設(shè)定了在不使用相機功能的期間，停止向攝像裝置的電力供給的等待模式。在該等待模式時，電源電壓VD自身供給到升壓電路2和電壓調(diào)整電路3，但是通過使升壓電路2和電壓調(diào)整電路3的動作停止，就不向下一級的垂直驅(qū)動電路4、水平驅(qū)動電路5、定時控制電路6等供給工作電壓。
如上所述，在裝入電子機器中的攝像裝置中，通過設(shè)定等待模式，可以降低不使用相機功能時的耗電，實現(xiàn)了作為電子機器全體的低耗電化。因此，為了實現(xiàn)更低的耗電，不僅在等待模式時，而且在使用相機功能時也需要降低攝像裝置自身的耗電。這種情況并不局限于裝入電子機器中的攝像裝置，即使在例如電池驅(qū)動的數(shù)字相機中也是同樣的，攝像裝置的低耗電化成為重要的課題。
據(jù)此，在垂直掃描和水平掃描的消隱期間內(nèi)的至少一部分的期間中，能防止在輸出放大器產(chǎn)生的電流消耗。據(jù)此，能削減作為電荷傳輸裝置的耗電量。
圖2是說明

圖1的動作的時序圖。
圖3是說明第二開關(guān)晶體管22的動作的時序圖。
圖4是表示以往的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是說明圖4的動作的時序圖。
圖6是說明輸出部的動作的時序圖。
圖中1-CCD攝像傳感器；2-升壓電路；3-電壓調(diào)整電路；4-垂直驅(qū)動電路；5-水平驅(qū)動電路；6-定時控制電路；10-硅基板；11、12-轉(zhuǎn)移電極；13-輸出柵極；14-復(fù)位晶體管；15-絕緣膜；16-浮置擴散區(qū)；17-復(fù)位漏極；20-第一輸出放大器；21-第一開關(guān)晶體管；22-第二開關(guān)晶體管；23-第二輸出放大器。
在硅基板10上，隔著絕緣膜15多層配置了多個轉(zhuǎn)移電極11、12，而構(gòu)成了水平輸送部1h。關(guān)于該水平輸送部1h，具有與圖4所示相同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)外加在各轉(zhuǎn)移電極11、12上的水平傳輸時鐘φh1、φh2，信息電荷在形成在轉(zhuǎn)移電極下的溝道區(qū)域內(nèi)傳輸。并且，在水平輸送部1h的輸出端，接著轉(zhuǎn)移電極11、12地形成了輸出柵電極13。在水平輸送部1h的輸出一側(cè)的硅基板10的表面區(qū)域，與輸出柵電極13相鄰地形成了浮置擴散區(qū)16，暫時保存從水平輸送部1h傳輸輸出的信息電荷。該浮置擴散區(qū)16連接了第一輸出放大器20的輸入端子，據(jù)此，與存儲電荷量的變化所對應(yīng)的浮置擴散區(qū)16的電位變動就被傳遞給第一輸出放大器20。另外，在從浮置擴散區(qū)16隔開一定的距離的硅基板10的表面區(qū)域，形成了外加給定的電壓VRD(例如電源電壓VD)的復(fù)位漏極17。這些浮置擴散區(qū)16及復(fù)位漏極17，都是在硅基板10的表面區(qū)域注入高濃度的N型雜質(zhì)離子而形成的。在浮置擴散區(qū)16和復(fù)位漏極17之間的區(qū)域形成了接受復(fù)位時鐘φr的復(fù)位電極14，據(jù)此，構(gòu)成了復(fù)位晶體管。該復(fù)位晶體管響應(yīng)復(fù)位時鐘φr，使浮置擴散區(qū)16和復(fù)位漏極17之間導(dǎo)通，把存儲在浮置擴散區(qū)16中的信息電荷向復(fù)位漏極17排出。
第一輸出放大器20例如由兩級的源極跟隨電路20a、20b構(gòu)成，在第一級的源極跟隨電路20a的輸入一側(cè)接受浮置擴散區(qū)16的電位變動。該第一輸出放大器20接受電源電壓VD的變動而工作，把在輸入一側(cè)接受的浮置擴散區(qū)16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(lián)連接的兩個MOS晶體管，分別把電源一側(cè)的MOS晶體管的柵極作為輸入，并且把兩個MOS晶體管的連接點作為輸出，相應(yīng)提供給接地一側(cè)的MOS晶體管的柵極的控制電壓VC設(shè)定增益。由該第一輸出放大器20，放大并輸出相應(yīng)浮置擴散區(qū)16的電位變動量而產(chǎn)生振幅的輸出信號Y(t)的驅(qū)動能力。
第一開關(guān)晶體管21是P溝道型的MOS晶體管，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，并且在柵極接受第一控制信號SC1。第二開關(guān)晶體管22是P溝道型的MOS晶體管，連接在電源電壓VD和復(fù)位漏極17之間。而且，基板端子連接了電源電壓VD，并且在柵極接受第二控制信號SC2。這些第一和第二開關(guān)晶體管21、22內(nèi)置在CCD攝像傳感器附近的垂直驅(qū)動電路等中。
第二輸出放大器23由串聯(lián)在電源電壓VD和接地點之間的雙極性晶體管和電阻元件形成的射極跟隨器電路構(gòu)成。該第二輸出放大器23接受電源電壓VD而工作，取得與在輸入一側(cè)接受的第一輸出放大器20的輸出信號Y(t)的振幅對應(yīng)的輸出。從第二輸出放大器23，輸出對第一輸出放大器20的輸出而言驅(qū)動能力被進一步放大的輸出信號Y(t)’。
下面，說明圖1的動作。圖2是說明圖1的動作的時序圖，在該圖中，(H)、(L)分別表示H電平和L電平。
垂直同步信號VT和水平同步信號HT，是以給定的比率把一定頻率的基準(zhǔn)時鐘CK分頻而生成的。例如，當(dāng)根據(jù)NTSC方式時，水平同步信號HT是通過把信號處理過程中使用的彩色副載波的頻率3.58MHz的4倍的頻率的基準(zhǔn)時鐘分頻為1/910而生成的。再把該水平同步信號HT分頻為2/525，就生成了垂直同步信號VT。這些垂直同步信號VT和水平同步信號HT決定了CCD攝像傳感器1的垂直掃描和水平掃描，如果是垂直同步信號VT，則用一個周期(1V)規(guī)定一個畫面部分的圖像信號Y(t)的輸出期間，如果是水平同步信號HT，就規(guī)定了一個周期(1H)中，一行部分的圖像信號Y(t)的輸出期間。
水平傳輸時鐘φh與水平同步信號HT同步而生成，水平同步信號HT在表示H電平的期間中進行了時鐘控制。該水平傳輸時鐘φh在進行時鐘控制的期間中，依次以一信息包單位把一行的信息電荷向浮置擴散區(qū)16傳輸輸出。然后，用輸出時鐘φo和復(fù)位時鐘φr交替重復(fù)向浮置擴散區(qū)16的電荷存儲和向復(fù)位漏極17的電荷排出，結(jié)果，在1H的期間中，輸出一行的圖像信號Y(t)。
第一控制信號SC1是控制第一開關(guān)晶體管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VT以及水平同步信號HT對應(yīng)而生成，水平同步信號HT和垂直同步信號VT按照表示H電平的期間，下降為L電平，水平同步信號HT和垂直同步信號VT按照表示L電平的期間，上升為H電平。據(jù)此，第一開關(guān)晶體管21與水平同步信號HT和垂直同步信號VT的消隱期間配合，成為斷開狀態(tài)。另外，第一控制信號SC1在該下降的時刻，對于消隱期間的結(jié)束時刻設(shè)置了給定期間的界限S。因此，第一開關(guān)晶體管21在圖像信號Y(t)的輸出開始時刻之前，變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。
第二控制信號SC2是控制第二開關(guān)晶體管22的動作的信號，與第一控制信號SC1同樣，例如由定時控制電路6生成。該第二控制信號SC2是與攝像裝置的動作和信息電荷的輸出信息包數(shù)對應(yīng)而生成的，只在攝像裝置為等待模式，并且一個畫面的圖像信號Y(t)的輸出結(jié)束了時，上升為H電平。因此，在圖2所示的期間中，總是下降為L電平，第二開關(guān)晶體管22在攝像裝置處于工作狀態(tài)的期間中，總是導(dǎo)通狀態(tài)。
這樣，通過使第一開關(guān)晶體管21配合垂直同步信號VT以及水平同步信號HT而工作，能間歇地對第一和第二輸出放大器20、23供給電源。即在圖像信號Y(t)的輸出期間，使第一開關(guān)晶體管21為導(dǎo)通狀態(tài)，能實現(xiàn)對第一和第二輸出放大器20、23的高效的電源供給。據(jù)此，能防止第一和第二輸出放大器20、23中消耗不必要的電流，能實現(xiàn)作為攝像裝置的耗電的下降。
另外，在圖像信號Y(t)的輸出開始時刻之前，通過使第一開關(guān)晶體管21為導(dǎo)通狀態(tài)，能對第一和第二輸出放大器20、23供給電壓充分上升的了的工作電壓。
圖3是說明第二開關(guān)晶體管22的動作的時序圖。在該圖中，(H)、(L)與圖2同樣，分別表示H電平、L電平。
在攝像裝置為工作狀態(tài)的時刻t0～t1，以一行單位依次輸出圖像信號Y(t)，因此，在該期間中，第二開關(guān)晶體管22為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，在復(fù)位漏極17中外加了上升到給定的電位的復(fù)位電壓VRD。
在攝像裝置設(shè)定為等待模式的時刻t1～時刻t2，停止了對CCD攝像傳感器1供給的各時鐘脈沖的生成，按照它，也停止了圖像信號Y(t)的輸出。這時，如果圖像信號Y(t)的輸出結(jié)束了一個畫面的部分，則第二控制信號SC2上升為H電平，按照它，第二開關(guān)晶體管22變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。據(jù)此，停止了對復(fù)位漏極17供給復(fù)位電壓VRD，復(fù)位漏極17的電壓漸漸下降。須指出的是，之所以只在一個畫面的圖像信號Y(t)的輸出結(jié)束時，第二開關(guān)晶體管22為斷開狀態(tài)，是為了當(dāng)停止了復(fù)位電壓VRD的供給時，防止復(fù)位漏極17中殘留的排出電荷流入水平輸送部一側(cè)或存儲部一側(cè)，混入信息電荷中。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)移到等待模式時，如果為攝像部和存儲部中存儲了信息電荷的狀態(tài)，則第二開關(guān)晶體管22不會成為斷開狀態(tài)。
而且，在攝像裝置再次變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)的時刻t2以后，開始了圖像信號Y(t)的輸出，并且第二控制信號SC2下降為L電平。據(jù)此，第二開關(guān)晶體管22再次變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，開始了向復(fù)位漏極17供給復(fù)位電壓VRD。
這樣，使第二開關(guān)晶體管22暫時為斷開狀態(tài)，通過間歇地供給復(fù)位電壓VRD，能實現(xiàn)對復(fù)位漏極17的高效的電壓供給。據(jù)此，能進一步抑制作為攝像裝置的不必要的耗電，特別是對需要搭載攝像裝置的電子機器的低耗電化是有效的。
以上，參照圖1～圖3說明了本發(fā)明的實施例。根據(jù)本發(fā)明，通過在垂直掃描和水平掃描的消隱期間內(nèi)的至少一部分期間中，通過停止向第一和第二輸出放大器20、23供給電源，能防止在與圖像信號Y(t)的輸出期間無關(guān)系的期間中消耗電力。據(jù)此，能實現(xiàn)作為攝像裝置的低耗電化，并且能實現(xiàn)作為搭載了它的電子機器的整體的低耗電化。
須指出的是，在本實施例中，舉例表示了幀傳輸型的CCD攝像傳感器，但是本發(fā)明并不局限于此。即如果是用輸出部把從水平傳輸部傳輸輸出的信息電荷變換為電壓值的結(jié)構(gòu)，就能充分應(yīng)用，即使是傳輸方式不同的行間(interline)型或幀行間型，也是有效的。
另外，關(guān)于第一和第二開關(guān)晶體管21、22，在本實施例中，采用了內(nèi)旨在CCD攝像傳感器周邊的驅(qū)動電路中的結(jié)構(gòu)，但是并不局限于此。即第一和第二開關(guān)晶體管21、22如果是與CCD攝像傳感器同樣的MOS結(jié)構(gòu)，就可以內(nèi)置在CCD攝像傳感器中。
根據(jù)本發(fā)明，在垂直掃描和水平掃描的消隱期間內(nèi)的至少一部分期間中，通過停止向輸出放大器供給電源，能防止在與圖像信號的輸出期間無關(guān)系的期間中消耗電力。據(jù)此，能實現(xiàn)攝像裝置的低耗電化。
權(quán)利要求
1.一種電荷傳輸裝置，以信息包單位傳輸輸出信息電荷，并把該信息電荷變換為電壓值而輸出，其特征在于具有存儲所傳輸輸出的信息電荷的電容器；與所述信息電荷的傳輸動作同步地排出存儲在所述電容器中的信息電荷的復(fù)位漏極；以及接受第一電壓而產(chǎn)生動作，取出所述電容器的電位并作為圖像信號而輸出的輸出放大器，在垂直掃描和水平掃描的消隱期間內(nèi)的至少一部分的期間中停止向所述輸出放大器供給所述第一電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷傳輸裝置，其特征在于所述輸出放大器在垂直掃描和水平掃描的至少一個消隱期間的結(jié)束前，開始所述第一電壓的供給。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷傳輸裝置，其特征在于具有連接在所述第一電壓及所述輸出放大器之間，對應(yīng)于所述垂直掃描和水平掃描的至少一個而工作的開關(guān)晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷傳輸裝置，其特征在于所述復(fù)位漏極上外加了根據(jù)所述第一電壓而生成的第二電壓，在所述第一電壓的給定的信息包的傳輸輸出結(jié)束后，停止所述第二電壓的供給。
全文摘要
一種電荷傳輸裝置，浮置擴散區(qū)(16)設(shè)置在水平輸送部(1h)的輸出端，以一信息包單位存儲通過水平輸送部(1h)傳輸?shù)男畔㈦姾?。第一輸出放大?20)的輸入端子連接在浮置擴散區(qū)(16)上，把浮置擴散區(qū)(16)的電位變動進行阻抗變換，生成輸出信號Y(t)。第一開關(guān)晶體管(21)連接在電源電壓(V
文檔編號H04N5/378GK1444286SQ03106820
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者谷本孝司 申請人:三洋電機株式會社