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JPH0723299A - 駆動パルス生成回路 - Google Patents

駆動パルス生成回路

Info

Publication number
JPH0723299A
JPH0723299A JP5183290A JP18329093A JPH0723299A JP H0723299 A JPH0723299 A JP H0723299A JP 5183290 A JP5183290 A JP 5183290A JP 18329093 A JP18329093 A JP 18329093A JP H0723299 A JPH0723299 A JP H0723299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
drive pulse
vertical transfer
mos transistor
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5183290A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuo Sekiguchi
勝夫 関口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP5183290A priority Critical patent/JPH0723299A/ja
Publication of JPH0723299A publication Critical patent/JPH0723299A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ面積の縮小化、低消費電力化を図り、
生成される駆動パルスの出力信号波形の特性(出力遷移
時間)の改善を図る。 【構成】 ソース端子bが共通とされた第1のN−MO
SトランジスタTr1及び第2のN−MOSトランジス
タTr2を形成し、基準クロックPcが入力される入力
端子φinを後段の入力側ノードa及びCMOSインバ
ータ1を介して第1のN−MOSトランジスタTr1の
ゲート電極に接続し、入力側ノードaを介して第2のN
−MOSトランジスタTr2のゲート電極に接続して構
成する。そして、これら第1及び第2のN−MOSトラ
ンジスタTr1及びTr2の共通のソース端子bの後段
に負荷2を接続する。第1のN−MOSトランジスタT
r1のドレイン端子を接地とし、第2のN−MOSトラ
ンジスタTr2のドレイン端子に低レベルの電源電圧V
L を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動パルス生成回路に
関し、特に受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有
する固体撮像素子の上記各受光部に蓄積された信号電荷
を行単位に垂直方向に転送する垂直転送部に印加される
垂直転送パルスや読出しパルスを生成する回路に用いて
好適な駆動パルス生成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、CCD固体撮像素子、例えば垂
直レジスタが4相駆動とされたフィールド読出し方式の
CCD固体撮像素子においては、例えばインターライン
転送(IT)方式の構造を例にとると、撮像領域に入射
された光をその光量に応じた量の電荷に変換する受光部
が多数個マトリクス状に配列され、列方向に配列された
受光部に対して共通とされた垂直レジスタが多数本、そ
れぞれ水平レジスタ側に延長形成され、4枚の垂直転送
電極を1組とする電極群が垂直レジスタに沿って多数組
配列された構造を有し、各受光部から対応する垂直レジ
スタに転送された信号電荷を、各垂直転送電極にそれぞ
れ互いに位相の異なる4相の垂直転送パルスを印加する
ことにより、垂直レジスタに沿って水平レジスタ側に行
単位に転送するように構成されている。
【0003】上記垂直転送電極に印加される4相の垂直
転送パルスは、2値の信号レベルを有する2種類のパル
ス信号と、3値の信号レベルを有する2種類のパルス信
号とからなり、それぞれ垂直ドライバ回路から供給され
る。
【0004】ここで、垂直レジスタ上に配列形成される
4枚の垂直転送電極を、水平レジスタ側に向かってそれ
ぞれ第1、第2、第3及び第4の垂直転送電極として定
義すると、通常、受光部からの信号電荷は、第1及び第
3の垂直転送電極下に読み出されることになる。そし
て、これら第1及び第3の垂直転送電極下に読み出され
た信号電荷は、例えば垂直レジスタ上での転送過程にお
いて混合されて順次水平レジスタ側に転送される。
【0005】従って、垂直転送パルスは、信号電荷を転
送させるために必要な中間レベル及び低レベルを有する
2値の信号レベル波形と、受光部から垂直レジスタに読
み出すために必要な高レベルの信号レベル波形を有する
3値のパルス信号と、この3値のパルス信号とは別に、
信号電荷を転送させるために必要な中間レベル及び低レ
ベルを有する2値の信号レベル波形のみからなるパルス
信号とから構成されることになる。
【0006】3値のパルス信号は、上記の例では、第1
及び第3の垂直転送電極に印加される第1及び第3の垂
直転送パルスP1 及びP3 が相当し、上記2値のパルス
信号は、第2及び第4の垂直転送電極に印加される第2
及び第4の垂直転送パルスP2 及びP4 が相当する。
【0007】代表的に、第1の垂直転送パルスP1 と第
2の垂直転送パルスP2 を生成するための駆動パルス生
成回路を以下に説明する。
【0008】まず、第2の垂直転送パルスP2 を生成す
る2値ドライバ回路は、図12に示すように、基準クロ
ックPcが入力される入力端子φinの後段に入力側ノ
ードaを介してトランスファ・ゲートGが接続されて構
成され、このトランスファ・ゲートGの後段には出力側
ノードbを介して負荷(この場合、CCD固体撮像素子
である)101が接続されている。
【0009】トランスファ・ゲートGは、ドレイン端子
とソース端子がそれぞれ共通とされたNチャネル形MO
Sトランジスタ(以下、単にN−MOSトランジスタと
記す)Tn1とPチャネル形MOSトランジスタ(以
下、単にP−MOSトランジスタと記す)Tp1とで構
成されている。このトランスファ・ゲートGの共通のド
レイン端子は接地とされ、共通のソース端子は上記出力
側ノードbに接続されている。また、上記P−MOSト
ランジスタTp1のゲート電極に上記入力側ノードaが
接続され、上記N−MOSトランジスタTn1のゲート
電極に上記入力側ノードaがCMOSインバータ102
を介して接続されている。
【0010】また、この2値ドライバ回路は、出力側ノ
ードbをソースとするN−MOSトランジスタTn2が
接続され、このN−MOSトランジスタTn2のゲート
電極には、入力側ノードaが接続され、ドレイン端子に
は低レベルの電源電圧VL (=−10V)が印加されて
いる。なお、上記トランスファ・ゲートGにおけるP−
MOSトランジスタTp1の基板バイアス電位は高レベ
ル電位VH (=+15V)とされ、上記N−MOSトラ
ンジスタTn1及びTn2の各基板バイアス電位はそれ
ぞれ低レベル電位VL (=−10V)とされている。
【0011】この2値ドライバ回路の信号処理を図13
のタイミングチャートに基づいて説明する。入力端子φ
inに、高レベル電位が5V、低レベル電位が0Vの2
値のパルス信号である基準クロックPcが入力される
と、基準クロックPcが高レベル時に、トランスファ・
ゲートGがオフ動作すると同時に、N−MOSトランジ
スタTn2がオン動作し、基準クロックPcが低レベル
時に、トランスファ・ゲートGがオン動作すると同時
に、N−MOSトランジスタTn2がオフ動作すること
から、負荷101には、基準クロックPcが高レベルの
期間に接地レベル電位Vs、基準クロックPcが低レベ
ルの期間に低レベル電位VL となる2値のパルス信号P
o、即ち上記例で示すと第2の垂直転送パルスP2 が印
加されることになる。
【0012】次に、第1の垂直転送パルスP1 を生成す
る3値ドライバ回路は、上記2値ドライバ回路と同様
に、トランスファ・ゲートGとN−MOSトランジスタ
Tn2を有するが、出力側ノードbをソースとし、ドレ
イン端子に高レベルの電源電圧VH が印加されたP−M
OSトランジスタTp2が接続されている点と、このP
−MOSトランジスタTp2のゲート電極、トランスフ
ァ・ゲートG及びN−MOSトランジスタTn2のゲー
ト電極にそれぞれ互いに位相が異なる第1、第2及び第
3の基準クロックPc1、Pc2及びPc3がそれぞれ
入力端子φ1、φ2及びφ3を介して入力されている点
で異なる。各基準クロックPc1、Pc2及びPc3
は、高レベル電位が5V、低レベル電位が0Vの2値の
パルス信号波形となっている。なお、上記P−MOSト
ランジスタTp2の基板バイアス電位は高レベル電位V
H となっている。
【0013】この3値ドライバ回路の信号処理を図15
のタイミングチャートに基づいて説明する。まず、第
1、第2及び第3の基準クロックPc1、Pc2及びP
c3がそれぞれ高レベル電位である期間においては、P
−MOSトランジスタTp2がオフ動作、トランスファ
・ゲートGがオフ動作、N−MOSトランジスタTn2
がオン動作することから、出力電位は低レベル電位VL
となる。次に、第1の基準クロックPc1が高レベル電
位、第2及び第3の基準クロックPc2及びPc3がそ
れぞれ低レベル電位である期間においては、P−MOS
トランジスタTp2がオフ動作、トランスファ・ゲート
Gがオン動作、N−MOSトランジスタTn2がオフ動
作することから、出力電位は接地レベル電位Vsとな
る。次に、第1の基準クロックPc1が低レベル電位、
第2の基準クロックPc2が高レベル電位、第3の基準
クロックPc3が低レベル電位である期間においては、
P−MOSトランジスタTp2がオン動作、トランスフ
ァ・ゲートGがオフ動作、N−MOSトランジスタTn
2がオフ動作することから、出力電位は高レベル電位V
H となる。従って、負荷101には、3値のパルス信号
Po、即ち上記例で示すと第1の垂直転送パルスP1
印加されることになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
2値ドライバ回路及び3値ドライバ回路においては、接
地レベル電位Vsを選択的に出力するスイッチング回路
として、P−MOSトランジスタTp1及びN−MOS
トランジスタTn1の2つのMOSトランジスタから構
成されるトランスファ・ゲートGを用いていることか
ら、シリコン基板上におけるトランスファ・ゲートGを
形成するための占有面積が大きくなるという問題があ
る。
【0015】特に、各ドライバ回路の駆動力を上げるた
めに、各トランジスタのサイズを大きくする必要がある
が、この場合、トランスファ・ゲートGを形成するため
の上記占有面積を大きくとる必要があり、チップ面積の
増大化及び消費電力の増大化を招き、製造コストの高価
格化、CCD固体撮像素子を搭載した電子機器の大型化
を引き起こすという問題がある。
【0016】従って、従来の2値ドライバ回路及び3値
ドライバ回路では、近年のCCD固体撮像素子における
画素の高密度形成、フレーム・インターライン転送方式
による高速化、CCD固体撮像素子を搭載した電子機器
の小型化に対応できないという不都合がある。
【0017】また、上記従来の2値ドライバ回路及び3
値ドライバ回路においては、出力信号である各垂直転送
パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間が遅くなる
ことから、信号電荷の転送過程において、以下に示すよ
うに、信号電荷の不要な混合(混信)が生じるという不
都合がある。
【0018】即ち、例えば図16に示すように、第1〜
第4の垂直転送電極TG1〜TG4に、互いに位相の異
なる第1〜第4の垂直転送パルスP1 〜P4 を印加する
ことにより、信号電荷eを垂直レジスタに沿って水平レ
ジスタ側に転送する場合を考える。
【0019】第1及び第4の垂直転送パルスP1 及びP
4 が低レベル電位VL で、第2及び第3の垂直転送パル
スP2 及びP3 が接地レベル電位Vsであるt1 時にお
いて、第2及び第3の垂直転送電極TG2及びTG3下
に連続形成されているポテンシャル井戸に信号電荷eが
蓄積されている状態から、t3 時に示すように、第2の
垂直転送パルスP2 を低レベル電位VL 、第4の垂直転
送パルスP4 を接地レベル電位Vsにすることにより、
垂直転送電極1段分、水平レジスタ側に転送する過程を
みると、第2の転送パルスP2 の立ち下がり時間及び第
4の転送パルスP4 の立ち上がり時間が遅いことから、
その転送過程のt2 時における第2及び第4の垂直転送
電極TG2及びTG4下のポテンシャル井戸の深さが浅
くなり、このため、上記ポテンシャル井戸に蓄積されて
いた信号電荷eが溢れ出て、結果的に、互いに隣接する
ポテンシャル井戸間において信号電荷eが不要に混合さ
れるという問題が生じる。この信号電荷eの不要な混合
は、再生画像として見た場合、混信として現れ、画質を
著しく劣化させる。
【0020】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、チップ面積の縮小化を
図ることができ、しかも消費電力の低減化を図ることが
できる駆動パルス生成回路を提供することにある。
【0021】また、本発明の他の目的は、生成される駆
動パルスの出力信号波形の特性(出力遷移時間)の改善
を図ることができる駆動パルス生成回路を提供すること
にある。
【0022】また、本発明の他の目的は、受光部が多数
に配列されてなる撮像領域を有する固体撮像素子の上記
各受光部に蓄積された信号電荷を行単位に垂直方向に転
送する垂直転送部に印加される垂直転送パルス並びに読
出しパルスを生成する駆動パルス生成回路に適用した場
合において、上記垂直転送部での垂直転送電荷量を改善
することができ、再生画像の画質の劣化(いわゆるV垂
れやスミア等)を抑制することができる駆動パルス生成
回路を提供することにある。
【0023】また、本発明の他の目的は、上記固体撮像
素子の垂直転送パルス並びに読出しパルスを生成する駆
動パルス生成回路に適用した場合において、この固体撮
像素子を搭載した電子機器のICの低消費電力化及び小
型化を図ることができ、上記電子機器の小型軽量化を達
成させることができる駆動パルス生成回路を提供するこ
とにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明に係る駆動パルス
生成回路は、2値の信号レベルを有するタイミング信号
Pcが入力され、該タイミング信号Pcが一方の値のと
きにオン動作が行われて、駆動パルスを構成する第1の
信号レベル波形Vsを選択的に出力する第1のスイッチ
ング回路と、上記タイミング信号Pcが入力され、該タ
イミング信号Pcが他方の値のときにオン動作が行われ
て、上記駆動パルスを構成する第2の信号レベル波形V
L を選択的に出力する第2のスイッチング回路とを具備
させて構成し、更に上記第1及び第2のスイッチング回
路を共に、それぞれ単体のNチャネル形MISトランジ
スタTr1及びTr2にて構成する。
【0025】また、本発明に係る駆動パルス生成回路
は、上記タイミング信号Pcとして、それぞれ独立に供
給される互いに位相が異なる第1、第2及び第3のタイ
ミング信号Pc1、Pc2及びPc3とし、上記第1及
び第2のスイッチング回路Tr1及びTr2のほかに、
上記第3のタイミング信号Pc1の入力に基づいて、選
択的にオン動作が行われ、上記駆動パルスを構成する第
3の信号レベル波形VHを選択的に出力する第3のスイ
ッチング回路を設けて構成し、上記第1のスイッチング
回路Tr1は、上記第1のタイミング信号Pc2の入力
に基づいて、選択的に上記第1の信号レベル波形Vsを
出力させるようにし、上記第2のスイッチング回路Tr
2は、上記第2のタイミング信号Pc3の入力に基づい
て、選択的に上記第2の信号レベル波形VL を出力させ
るようにし、上記第3のスイッチング回路は、単体のP
チャネル形MISトランジスタTr3にて構成する。
【0026】上記本発明に係る駆動パルス生成回路にお
いて、上記第1のスイッチング回路Tr1あるいは第2
のスイッチング回路Tr2の前段に反転回路3を接続し
て構成してもよい。
【0027】また、上記本発明に係る駆動パルス生成回
路を、受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有する
固体撮像素子に適用させた場合、上記駆動パルス生成回
路から出力される駆動パルス、特に、第1の信号レベル
波形Vs及び第2の信号レベル波形VL にて構成される
駆動パルスを、各受光部に蓄積された信号電荷を行単位
に垂直方向に転送する垂直転送部に印加される垂直転送
パルスとすることができる。
【0028】また、上記本発明に係る駆動パルス生成回
路を、受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有する
固体撮像素子に適用させた場合、上記駆動パルス生成回
路から出力される駆動パルス、即ち、第1〜第3の信号
レベル波形中、上記第1及び第2の信号レベル波形Vs
及びVL を、各受光部に蓄積された信号電荷を行単位に
垂直方向に転送する垂直転送部に印加される垂直転送パ
ルスとすることができ、第3の信号レベル波形VH を、
各受光部に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する
ための読出しパルスとすることができる。
【0029】
【作用】本発明に係る駆動パルス生成回路においては、
まず、第1のスイッチング回路Tr1及び第2のスイッ
チング回路Tr2に2値の信号レベルを有するタイミン
グ信号Pcが入力されることになる。そして、タイミン
グ信号Pcの信号レベルが一方の値のとき、第1のスイ
ッチング回路Tr1がオン動作を行い、この第1のスイ
ッチング回路Tr1からは第1の信号レベル波形Vsが
出力される。
【0030】一方、上記タイミング信号Pcの信号レベ
ルが他方の値のとき、今度は、第2のスイッチング回路
Tr2がオン動作を行い、この第2のスイッチング回路
Tr2からは第2の信号レベル波形VL が出力される。
【0031】即ち、入力されるタイミング信号Pcの信
号レベルに対応して第1の信号レベル波形Vs及び第2
の信号レベル波形VL が選択的に出力され、結果的に2
値の駆動パルスが生成されることになる。
【0032】特に、本発明の場合、第1及び第2のスイ
ッチング回路Tr1及びTr2を共に、それぞれ単体の
Nチャネル形MISトランジスタにて構成しているた
め、トランスファ・ゲートを用いた従来のものよりも、
その素子形成に要する占有面積を縮小させることができ
る。
【0033】即ち、上記トランスファ・ゲートは、Pチ
ャネル形MISトランジスタとNチャネル形MISトラ
ンジスタから構成されるが、本発明では、このトランス
ファ・ゲートの構成部材であるPチャネル形MISトラ
ンジスタの占有面積分を削除し、この削除した部分に、
Nチャネル形MISトランジスタを形成して、Nチャネ
ル形MISトランジスタの面積を2倍にすることが可能
となる。
【0034】この場合、一般に、Pチャネル形MISト
ランジスタの占有面積Ap>Nチャネル形MISトラン
ジスタの占有面積Anであるため、Nチャネル形MIS
トランジスタを2倍の大きさにしても、トランスファ・
ゲートの形成面積よりも小さくなる。従って、全体のチ
ップ面積を縮小化することができ、低消費電力も達成さ
せることができる。
【0035】また、第1及び第2のスイッチング回路T
r1及びTr2がそれぞれ単体のNチャネル形MISト
ランジスタにて構成されるため、生成される駆動パルス
の出力信号波形の特性(出力遷移時間)の改善を図るこ
とができる。
【0036】従って、本発明に係る駆動パルス生成回路
を、受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有する固
体撮像素子の上記各受光部に蓄積された信号電荷を行単
位に垂直方向に転送する垂直転送部に印加される垂直転
送パルスを生成する駆動パルス生成回路に適用した場
合、上記固体撮像素子を搭載した電子機器のICの低消
費電力化及び小型化を図ることができ、上記電子機器の
小型軽量化を達成させることができる。また、上記垂直
転送部での垂直転送電荷量を改善することができ、再生
画像の画質の劣化(いわゆるV垂れやスミア等)を抑制
することができる。
【0037】次に、本発明に係る駆動パルス生成回路に
おいて、上記タイミング信号Pcを、それぞれ独立に供
給される互いに位相が異なる第1、第2及び第3のタイ
ミング信号Pc1、Pc2及びPc3とし、上記第1及
び第2のスイッチング回路Tr1及びTr2のほかに、
上記第3のタイミング信号Pc1の入力に基づいて、選
択的にオン動作が行われ、上記駆動パルスを構成する第
3の信号レベル波形VH を選択的に出力する第3のスイ
ッチング回路Tr3を設けた場合においては、まず、第
1のスイッチング回路Tr1及び第2のスイッチング回
路Tr2並びに第3のスイッチング回路Tr3にそれぞ
れ2値の信号レベルを有する第1、第2及び第3のタイ
ミング信号Pc2、Pc3及びPc1がそれぞれ入力さ
れることになる。
【0038】そして、第1のタイミング信号Pc2の入
力に基づいて第1のスイッチング回路Tr1がオン動作
を行い、この第1のスイッチング回路Tr1からは第1
の信号レベル波形Vsが出力される。また、第2のタイ
ミング信号Pc3の入力に基づいて第2のスイッチング
回路Tr2がオン動作を行い、この第2のスイッチング
回路Tr2からは第2の信号レベル波形VL が出力され
る。また、第3のタイミング信号Pc1の入力に基づい
て、第3のスイッチング回路Tr3が選択的にオン動作
し、第3の信号レベル波形VH が出力される。
【0039】即ち、第1、第2及び第3のタイミング信
号Pc2、Pc3及びPc1の入力に対応して第1の信
号レベル波形Vs及び第2の信号レベル波形VL 並びに
第3の信号レベル波形VH が選択的に出力され、結果的
に3値の駆動パルスが生成されることになる。
【0040】この場合も同様に、第1及び第2のスイッ
チング回路Tr1及びTr2を共に、それぞれ単体のN
チャネル形MISトランジスタにて構成しているため、
トランスファ・ゲートを用いた従来のものよりも、その
素子形成に要する占有面積を縮小させることができ、チ
ップ面積の縮小化を実現させることができ、しかも生成
される駆動パルスの出力信号波形の特性(出力遷移時
間)の改善を図ることができる。
【0041】従って、上記本発明に係る駆動パルス生成
回路を、受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有す
る固体撮像素子に適用し、第1及び第2の信号レベル波
形を、上記各受光部に蓄積された信号電荷を行単位に垂
直方向に転送する垂直転送部に印加される垂直転送パル
ス及び読出しパルスとして利用し、第3の信号レベル波
形を各受光部に蓄積された信号電荷を上記垂直転送部に
転送するための読出しパルスとして利用した場合、上記
固体撮像素子を搭載した電子機器のICの低消費電力化
及び小型化を図ることができ、上記電子機器の小型軽量
化を達成させることができる。また、上記垂直転送部で
の垂直転送電荷量を改善することができ、再生画像の画
質の劣化(いわゆるV垂れやスミア等)を抑制すること
ができる。
【0042】
【実施例】以下、本発明に係る駆動パルス生成回路を、
CCD固体撮像素子を用いた例えばインターライン転送
方式のイメージセンサにおける垂直転送パルスを生成す
るための駆動パルス生成回路に適用した実施例(以下、
単に実施例に係る駆動パルス生成回路と記す)を図1〜
図11を参照しながら説明する。
【0043】この実施例に係る駆動パルス生成回路が適
用されるCCD固体撮像素子は、例えば垂直レジスタが
4相駆動とされたフィールド読出し方式のCCD固体撮
像素子、例えばインターライン転送(IT)方式の構造
を例にとると、撮像領域に入射された光をその光量に応
じた量の電荷に変換する受光部が多数個マトリクス状に
配列され、列方向に配列された受光部に対して共通とさ
れた垂直レジスタが多数本、それぞれ水平レジスタ側に
延長形成され、4枚の垂直転送電極を1組とする電極群
が垂直レジスタに沿って多数組配列された構造を有し、
各受光部から対応する垂直レジスタに転送された信号電
荷を、各垂直転送電極にそれぞれ互いに位相の異なる4
相の垂直転送パルスを印加することにより、垂直レジス
タに沿って水平レジスタ側に行単位に転送するように構
成される。
【0044】上記垂直転送電極に印加される4相の垂直
転送パルスは、2値の信号レベルを有する2種類のパル
ス信号と、3値の信号レベルを有する2種類のパルス信
号とからなり、それぞれ垂直ドライバ回路から供給され
る。
【0045】ここで、垂直レジスタ上に配列形成される
4枚の垂直転送電極を、水平レジスタ側に向かってそれ
ぞれ第1、第2、第3及び第4の垂直転送電極として定
義すると、通常、受光部からの信号電荷は、第1及び第
3の垂直転送電極下に読み出されることになる。そし
て、これら第1及び第3の垂直転送電極下に読み出され
た信号電荷は、例えば垂直レジスタ上での転送過程にお
いて混合されて順次水平レジスタ側に転送される。
【0046】従って、垂直転送パルスは、信号電荷を転
送させるために必要な中間レベル及び低レベルを有する
2値の信号レベル波形と受光部から垂直レジスタに読み
出すために必要な高レベルの信号レベル波形を有する3
値のパルス信号と、この3値のパルス信号とは別に、信
号電荷を転送させるために必要な中間レベル及び低レベ
ルを有する2値の信号レベル波形のみからなるパルス信
号とから構成されることになる。
【0047】3値のパルス信号は、上記の例では、第1
及び第3の垂直転送電極に印加される第1及び第3の垂
直転送パルスP1 及びP3 が相当し、上記2値のパルス
信号は、第2及び第4の垂直転送電極に印加される第2
及び第4の垂直転送パルスP2 及びP4 が相当する。
【0048】代表的に、第1の垂直転送パルスP1 と第
2の垂直転送パルスP2 を生成するための本実施例に係
る駆動パルス生成回路、即ち3値ドライバ回路及び2値
ドライバ回路を以下に説明する。
【0049】まず、第2の垂直転送パルスP2 を生成す
る2値ドライバ回路は、図1に示すように、ソース端子
bが共通とされた2つのNチャネル形MOSトランジス
タ(第1のN−MOSトランジスタTr1及び第2のN
−MOSトランジスタTr2)を有し、前段からの基準
クロックPcが入力される入力端子φinが、後段の入
力側ノードa及びCMOSインバータ1を介して第1の
N−MOSトランジスタTr1のゲート電極に接続され
ると共に、上記入力側ノードaを介して第2のN−MO
SトランジスタTr2のゲート電極に接続されて構成さ
れている。そして、これら第1及び第2のN−MOSト
ランジスタTr1及びTr2の共通のソース端子bの後
段には負荷(この場合、CCD固体撮像素子である)2
が接続されている。
【0050】上記第1のN−MOSトランジスタTr1
は、そのドレイン端子が接地とされ、基板バイアス電位
が高レベル電位VH (=+15V)とされている。第2
のN−MOSトランジスタTr2は、そのドレイン端子
に低レベルの電源電圧VL (=−10V)が印加され、
基板バイアス電位が低レベル電位VL (=−10V)と
されている。
【0051】上記実施例に係る2値ドライバ回路の信号
処理を図2で示すシミュレーションによる波形図に基づ
いて説明する。入力端子φinに、高レベル電位が5
V、低レベル電位が0Vの2値のパルス信号である基準
クロックPcが入力されると、基準クロックPcが高レ
ベル時に、第1のN−MOSトランジスタTr1がオフ
動作すると同時に、第2のN−MOSトランジスタTr
2がオン動作し、基準クロックPcが低レベル時に、第
1のN−MOSトランジスタTr1がオン動作すると同
時に、第2のN−MOSトランジスタTr2がオフ動作
することから、負荷2には、基準クロックPcが高レベ
ル期間に低レベル電位VL 、基準クロックPcが低レベ
ル期間に接地レベル電位Vsとなる2値のパルス信号P
o、即ち上記例で示すと第2の垂直転送パルスP2 が印
加されることになる。
【0052】このように、本実施例に係る2値ドライバ
回路においては、第2の垂直転送パルスP2 の接地レベ
ル波形を選択的に出力する回路を、単体の第1のN−M
OSトランジスタTr1にて構成し、第2の垂直転送パ
ルスP2 の低レベル波形を選択的に出力する回路を、単
体の第2のN−MOSトランジスタTr2にて構成する
ようにしたので、第2の垂直転送パルスP2 の接地レベ
ル波形を選択的に出力する回路としてトランスファ・ゲ
ートを用いた従来のものよりも、その素子形成に要する
占有面積を縮小させることができる。
【0053】即ち、上記トランスファ・ゲートは、P−
MOSトランジスタとN−MOSトランジスタから構成
されることから、例えば図3(a)に示すように、P−
MOSトランジスタ及びN−MOSトランジスタを形成
するための占有面積をそれぞれAp及びAnとすると、
トランスファ・ゲートの形成するための占有面積はAp
+Anとなる。一般に、P−MOSトランジスタの占有
面積Ap>N−MOSトランジスタの形成面積Anであ
るため、Ap+An>2Anとなる。
【0054】本実施例においては、上記第2の垂直転送
パルスP2 の接地レベル波形を選択的に出力する回路と
して、単体の第1のN−MOSトランジスタTr1にて
構成しているため、図3(b)に示すように、この第1
のN−MOSトランジスタTr1の占有面積Aを上記ト
ランスファ・ゲートを構成するN−MOSトランジスタ
の占有面積Anの2倍(2An)にしたとしても、その
面積Aは、トランスファ・ゲートの全体の占有面積より
も小さいものとなる。
【0055】このように、上記実施例に係る2値ドライ
バ回路によれば、従来のトランスファ・ゲートを用いた
ものと比して全体のチップ面積を縮小化することがで
き、低消費電力も達成させることができる。
【0056】また、図2のシミュレーションによる波形
図から、この2値ドライバ回路から出力されるパルス信
号Po(第2の垂直転送パルスP2 )における低レベル
から接地レベルに立ち上がる時間が非常に速くなり、出
力信号波形の特性(出力遷移時間)が改善されているこ
とがわかる。
【0057】次に、第1の垂直転送パルスP1 を生成す
る本実施例に係る3値ドライバ回路について図4〜図9
を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものに
ついては同符号を記す。
【0058】この実施例に係る3値ドライバ回路は、図
4に示すように、上記2値ドライバ回路と同様に、第1
のN−MOSトランジスタTr1と第2のN−MOSト
ランジスタTr2を有するが、第1及び第2のN−MO
SトランジスタTr1及びTr2の上記共通のソース端
子bをソースとし、ドレイン端子に高レベルの電源電圧
H (=+15V)が印加されたP−MOSトランジス
タTr3が接続されている点と、このP−MOSトラン
ジスタTr3のゲート電極、上記第1のN−MOSトラ
ンジスタTr1のゲート電極及び第2のN−MOSトラ
ンジスタTr2のゲート電極にそれぞれ互いに位相が異
なる第1、第2及び第3の基準クロックPc1、Pc2
及びPc3がそれぞれ入力端子φ1、φ2及びφ3を介
して入力されている点で異なる。各基準クロックPc
1、Pc2及びPc3は、高レベル電位が5V、低レベ
ル電位が0Vの2値のパルス信号波形となっている。な
お、上記P−MOSトランジスタTr3の基板バイアス
電位は高レベル電位VH (=+15V)となっている。
【0059】この実施例に係る3値ドライバ回路の信号
処理を図5で示すシミュレーションによる波形図に基づ
いて説明する。まず、第1及び第3の基準クロックPc
1及びPc3が高レベル電位、第2の基準クロックPc
2が低レベル電位である期間においては、P−MOSト
ランジスタTr3がオフ動作、第1のN−MOSトラン
ジスタTr1がオフ動作、第2のN−MOSトランジス
タTr2がオン動作することから、出力電位は低レベル
電位VL となる。次に、第1及び第2の基準クロックP
c1及びPc2が高レベル電位、第3の基準クロックP
c3が低レベル電位である期間においては、P−MOS
トランジスタTr3がオフ動作、第1のN−MOSトラ
ンジスタTr1がオン動作、第2のN−MOSトランジ
スタTr2がオフ動作することから、出力電位は接地レ
ベル電位Vsとなる。
【0060】次に、第1、第2及び第3の基準クロック
Pc1、Pc2及びPc3がそれぞれ低レベル電位であ
る期間においては、P−MOSトランジスタTr3がオ
ン動作、第1のN−MOSトランジスタTr1がオフ動
作、第2のN−MOSトランジスタTr2がオフ動作す
ることから、出力電位は高レベル電位VH となる。従っ
て、負荷2には、3値のパルス信号Po、即ち上記例で
示すと第1の垂直転送パルスP1 が印加されることにな
る。
【0061】このように、本実施例に係る3値ドライバ
回路においても、第1の垂直転送パルスP1 の接地レベ
ル波形を選択的に出力する回路を、単体の第1のN−M
OSトランジスタTr1にて構成し、第1の垂直転送パ
ルスP1 の低レベル波形を選択的に出力する回路を、単
体の第2のN−MOSトランジスタTr2にて構成する
ようにしたので、第1の垂直転送パルスTr1の接地レ
ベル波形を選択的に出力する回路としてトランスファ・
ゲートを用いた従来のものよりも、その素子形成に要す
る占有面積を縮小させることができ、従来のトランスフ
ァ・ゲートを用いたものと比して全体のチップ面積を縮
小化することができ、低消費電力も達成させることがで
きる。しかも、この実施例に係る3値ドライバ回路にお
いては、第1の基準クロックP1 を直接第1のN−MO
SトランジスタTr1のゲート電極に入力させるように
構成したので、図14で示す従来の3値ドライバ回路と
比較した場合、第2の基準クロックPc2の入力ライン
に挿入されていたCMOSインバータを削除することが
でき、その分、チップ面積を小さくすることができる。
【0062】また、図5のシミュレーションによる波形
図から、この3値ドライバ回路から出力されるパルス信
号Po(第1の垂直転送パルスP1 )における低レベル
から接地レベルに立ち上がる時間及び接地レベルから高
レベルに立ち上がる時間が非常に速くなり、出力信号波
形の特性(出力遷移時間)が改善されていることがわか
る。
【0063】従って、CCD固体撮像素子の垂直レジス
タに沿って配された第1〜第4の垂直転送電極に対応さ
せて、図4で示す3値ドライバ回路をそれぞれ2つ、図
1で示す2値ドライバ回路をそれぞれ2つ設けるように
し、上記第1〜第4の垂直転送電極にそれぞれ供給され
る第1〜第4の垂直転送パルスP1 〜P4 のうち、読出
しパルスを有する第1及び第3の垂直転送パルスP1
びP3 を上記2つの3値ドライバ回路にてそれぞれ生成
し、読出しパルスのない第2及び第4の垂直転送パルス
2 及びP4 を上記2つの2値ドライバ回路にてそれぞ
れ生成するようにすれば、立ち上がり時間が非常に速い
第1〜第4の垂直転送パルスP1 〜P4を提供させるこ
とができ、従来、問題となっていた信号電荷の不要な混
合に起因する再生画像の混信ノイズの発生を防止するこ
とができる。
【0064】即ち、例えば図6に示すように、第1〜第
4の垂直転送電極TG1〜TG4に、互いに位相の異な
る第1〜第4の垂直転送パルスP1 〜P4 を印加するこ
とにより、信号電荷eを垂直レジスタに沿って水平レジ
スタ側に転送する場合を考える。
【0065】まず、図7に示すように、第1及び第4の
垂直転送パルスP1 及びP4 が低レベル電位VL で、第
2及び第3の垂直転送パルスP2 及びP3 が接地レベル
電位Vsであるt1 時において、第2及び第3の垂直転
送電極TG2及びTG3下に連続形成されているポテン
シャル井戸に信号電荷eが蓄積されている状態から、t
3 時に示すように、第2の垂直転送パルスP2 を低レベ
ル電位VL 、第4の垂直転送パルスP4 を接地レベル電
位Vsにすることにより、垂直転送電極1段分、水平レ
ジスタ側に転送する過程をみると、第2の転送パルスP
2 の立ち下がり時間は遅いが、第4の転送パルスP4
立ち上がり時間が非常に速いことから、第3及び第4の
垂直転送電極TG3及びTG4下に十分な深さのポテン
シャル井戸が連続形成されることになる。このため、上
記転送過程において、ポテンシャル井戸に蓄積されてい
た信号電荷eが溢れ出るということがなくなり、互いに
隣接するポテンシャル井戸間において信号電荷が不要に
混合されるという問題は生じなくなる。
【0066】従って、本実施例に係る2値ドライバ回路
及び3値ドライバ回路を、CCD固体撮像素子の各受光
部に蓄積された信号電荷を行単位に垂直方向に転送する
垂直転送部に印加される垂直転送パルス並びに読出しパ
ルスを生成する駆動パルス生成回路に適用した場合、上
記垂直転送部での垂直転送電荷量を改善することがで
き、再生画像の画質の劣化(いわゆるV垂れやスミア
等)を抑制することができる。
【0067】また、2値ドライバ回路及び3値ドライバ
回路の形成面積が縮小化されるため、CCD固体撮像素
子を搭載した電子機器のICの低消費電力化及び小型化
を図ることができ、上記電子機器の小型軽量化を達成さ
せることができる。
【0068】このようなことから、本実施例に係る2値
ドライバ回路及び3値ドライバ回路を用いれば、近年の
CCD固体撮像素子における画素の高密度形成、フレー
ム・インターライン転送方式による高速化、CCD固体
撮像素子を搭載した電子機器の小型化を促進させること
ができる。
【0069】なお、上記3値ドライバ回路では、第1の
N−MOSトランジスタTr1のゲート電極に直接第2
の基準クロックPc2を入力するようにしたが、その
他、図8に示すように、第2の基準クロックPc2をC
MOSインバータ3を介して第1のN−MOSトランジ
スタTr1のゲート電極に入力させるようにしてもよ
い。この場合、第2の基準クロックPc2は、図9に示
すように、図5で示す第2の基準クロックの信号波形を
反転させた信号波形とする。
【0070】また、上記例では、主にCCD固体撮像素
子の垂直転送部における第1〜第4の垂直転送電極TG
1〜TG4に供給するための第1〜第4の垂直転送パル
スP1 〜P4 を生成する2値ドライバ回路及び3値ドラ
イバ回路について説明したが、その他、本実施例に係る
駆動パルス生成回路を反転回路にも適用させることがで
きる。
【0071】即ち、通常の反転回路は、図10(a)に
示すように、ドレイン端子に高レベルの電源電圧VH
印加されたP−MOSトランジスタQpと、ドレイン端
子に低レベルの電源電圧VL が印加されたN−MOSト
ランジスタQnとが共通のソース端子bにて直列接続さ
れ、入力端子φinに供給された入力信号Sが入力側ノ
ードaを介して各トランジスタQp及びQnのゲート電
極に印加されるように配線接続され、更に上記共通のソ
ース端子bから出力端子φoutを介して出力信号So
を取り出すように構成されている。この場合、反転回路
の駆動力を上げるためには、図11(a)に示すよう
に、P−MOSトランジスタQp及びN−MOSトラン
ジスタQnの占有面積Ap及びAnを大きくする必要が
ある。
【0072】これに対して、本実施例に係る反転回路
は、図10(b)に示すように、上記通常の反転回路に
おけるP−MOSトランジスタQpの代わりにN−MO
SトランジスタQnを設け、更にこのN−MOSトラン
ジスタQnと入力側ノードaとの間にCMOSインバー
タ11を接続して構成される。
【0073】この場合、CMOSインバータ11と合わ
せて、トランジスタの数は、N−MOSトランジスタが
3つ、P−MOSトランジスタが1つとなり、結果的に
4つのトランジスタを使用することになるが、図11
(b)に示すように、各トランジスタの占有面積Ap及
びAnは小さく、駆動力を上げるために各トランジスタ
の占有面積Ap及びAnを大きくしたとしても、その拡
大幅は小さくて済み、上記通常の反転回路の場合(図1
1(a)参照)と比べて全体の占有面積A(=Ap+3
An)は小さいものとなる。
【0074】しかも、CMOSインバータ11を挿入し
ていることから出力波形の特性改善を図ることができ
る。
【0075】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る駆動パルス
生成回路によれば、2値の信号レベルを有するタイミン
グ信号が入力され、該タイミング信号が一方の値のとき
にオン動作が行われて、駆動パルスを構成する第1の信
号レベル波形を選択的に出力する第1のスイッチング回
路と、上記タイミング信号が入力され、該タイミング信
号が他方の値のときにオン動作が行われて、上記駆動パ
ルスを構成する第2の信号レベル波形を選択的に出力す
る第2のスイッチング回路とを具備させて構成し、更に
上記第1及び第2のスイッチング回路を共に、それぞれ
単体のNチャネル形MISトランジスタにて構成するよ
うにしたので、少なくとも2値の信号レベル波形を有す
るパルス信号を出力する駆動パルス生成回路が形成され
たチップ面積の縮小化を図ることができ、しかも消費電
力の低減化を図ることができ、加えて生成される駆動パ
ルスの出力信号波形の特性(出力遷移時間)の改善を図
ることができる。
【0076】また、上記タイミング信号として、それぞ
れ独立に供給される互いに位相が異なる第1、第2及び
第3のタイミング信号とし、上記第1及び第2のスイッ
チング回路のほかに、上記第3のタイミング信号の入力
に基づいて、選択的にオン動作が行われ、上記駆動パル
スを構成する第3の信号レベル波形を選択的に出力する
第3のスイッチング回路を設けて構成し、上記第1のス
イッチング回路は、上記第1のタイミング信号の入力に
基づいて、選択的に上記第1の信号レベル波形を出力さ
せるようにし、上記第2のスイッチング回路は、上記第
2のタイミング信号の入力に基づいて、選択的に上記第
2の信号レベル波形を出力させるようにし、上記第3の
スイッチング回路は、単体のPチャネル形MISトラン
ジスタにて構成するようにしたので、3値の信号レベル
波形を有するパルス信号を出力する駆動パルス生成回路
が形成されたチップ面積の縮小化を図ることができ、し
かも消費電力の低減化を図ることができ、加えて生成さ
れる駆動パルスの出力信号波形の特性(出力遷移時間)
の改善を図ることができる。
【0077】従って、受光部が多数に配列されてなる撮
像領域を有する固体撮像素子の上記各受光部に蓄積され
た信号電荷を行単位に垂直方向に転送する垂直転送部に
印加される垂直転送パルス並びに読出しパルスを生成す
る駆動パルス生成回路に適用した場合、上記垂直転送部
での垂直転送電荷量を改善することができ、再生画像の
画質の劣化(いわゆるV垂れやスミア等)を抑制するこ
とが可能となる。また、上記固体撮像素子の垂直転送パ
ルス並びに読出しパルスを生成する駆動パルス生成回路
に適用した場合、この固体撮像素子を搭載した電子機器
のICの低消費電力化及び小型化を図ることができ、上
記電子機器の小型軽量化を達成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る駆動パルス生成回路を、CCD固
体撮像素子を用いた例えばインターライン転送方式のイ
メージセンサにおける垂直転送パルスを生成するための
2値ドライバ回路に適用した実施例(以下、単に実施例
に係る2値ドライバ回路と記す)を示す回路図である。
【図2】本実施例に係る2値ドライバ回路の信号処理を
示すタイミングチャートである。
【図3】本実施例に係る2値ドライバ回路を構成するN
−MOSトランジスタの占有面積を、従来のトランスフ
ァ・ゲートと比較して示す概念図であり、同図(a)は
従来のトランスファ・ゲートの占有面積を示し、同図
(b)は上記N−MOSトランジスタの占有面積を示
す。
【図4】本発明に係る駆動パルス生成回路を、CCD固
体撮像素子を用いた例えばインターライン転送方式のイ
メージセンサにおける垂直転送パルスを生成するための
3値ドライバ回路に適用した実施例(以下、単に実施例
に係る3値ドライバ回路と記す)を示す回路図である。
【図5】本実施例に係る3値ドライバ回路の信号処理を
示すタイミングチャートである。
【図6】本実施例に係る2値ドライバ回路及び3値ドラ
イバ回路にて第1〜第4の垂直転送パルスを生成した場
合において、これら垂直転送パルスの印加による信号電
荷の転送状態を示す動作概念図である。
【図7】本実施例に係る2値ドライバ回路及び3値ドラ
イバ回路にて作成された第1〜第4の垂直転送パルスを
示すタイミングチャートである。
【図8】本実施例に係る3値ドライバ回路の他の例を示
す回路図である。
【図9】本実施例に係る3値ドライバ回路の他の例の信
号処理を示すタイミングチャートである。
【図10】本発明に係る駆動パルス生成回路を、反転回
路に適用した実施例(以下、単に実施例に係る反転回路
と記す)を、通常の反転回路と比較して示す回路図であ
り、同図(a)は通常の反転回路を示し、同図(b)は
本実施例に係る反転回路を示す。
【図11】本実施例に係る反転回路を構成する各トラン
ジスタの占有面積を、通常の反転回路を構成するCMO
Sトランジスタの占有面積と比較して示す概念図であ
り、同図(a)は通常の反転回路の占有面積を示し、同
図(b)は本実施例に係る反転回路を構成する各トラン
ジスタの占有面積を示す。
【図12】従来例に係る2値ドライバ回路を示す回路図
である。
【図13】従来例に係る2値ドライバ回路の信号処理を
示すタイミングチャートである。
【図14】従来例に係る3値ドライバ回路を示す回路図
である。
【図15】従来例に係る3値ドライバ回路の信号処理を
示すタイミングチャートである。
【図16】従来例に係る2値ドライバ回路及び3値ドラ
イバ回路にて第1〜第4の垂直転送パルスを生成した場
合において、これら垂直転送パルスの印加による信号電
荷の転送状態を示す動作概念図である。
【図17】従来例に係る2値ドライバ回路及び3値ドラ
イバ回路にて作成された第1〜第4の垂直転送パルスを
示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
Tr1 第1のN−MOSトランジスタ Tr2 第2のN−MOSトランジスタ Tr3 P−MOSトランジスタ 1,3 CMOSインバータ 2 負荷 Pc 基準クロック Pc1、Pc2及びPc3 第1、第2及び第3の基準
クロック TG1〜TG4 第1〜第4の垂直転送電極 P1 〜P4 第1〜第4の垂直転送パルス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2値の信号レベルを有するタイミング信
    号が入力され、該タイミング信号が一方の値のときにオ
    ン動作が行われて、駆動パルスを構成する第1の信号レ
    ベル波形を選択的に出力する第1のスイッチング回路
    と、 上記タイミング信号が入力され、該タイミング信号が他
    方の値のときにオン動作が行われて、上記駆動パルスを
    構成する第2の信号レベル波形を選択的に出力する第2
    のスイッチング回路とを具備し、 上記第1及び第2のスイッチング回路が共に、それぞれ
    単体のNチャネル形MISトランジスタにて構成されて
    いることを特徴とする駆動パルス生成回路。
  2. 【請求項2】 上記タイミング信号が、それぞれ独立に
    供給される互いに位相が異なる第1、第2及び第3のタ
    イミング信号であり、 上記第1及び第2のスイッチング回路のほかに、上記第
    3のタイミング信号の入力に基づいて、選択的にオン動
    作が行われ、上記駆動パルスを構成する第3の信号レベ
    ル波形を選択的に出力する第3のスイッチング回路を有
    し、 上記第1のスイッチング回路は、上記第1のタイミング
    信号の入力に基づいて、選択的に上記第1の信号レベル
    波形を出力し、 上記第2のスイッチング回路は、上記第2のタイミング
    信号の入力に基づいて、選択的に上記第2の信号レベル
    波形を出力し、 上記第3のスイッチング回路は、単体のPチャネル形M
    ISトランジスタにて構成されていることを特徴とする
    請求項1記載の駆動パルス生成回路。
  3. 【請求項3】 上記第1のスイッチング回路あるいは第
    2のスイッチング回路の前段に反転回路が接続されてい
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の駆動パルス生
    成回路。
  4. 【請求項4】 上記第1の信号レベル波形及び第2の信
    号レベル波形にて構成される駆動パルスは、受光部が多
    数に配列されてなる撮像領域を有する固体撮像素子の上
    記各受光部に蓄積された信号電荷を行単位に垂直方向に
    転送する垂直転送部に印加される垂直転送パルスである
    ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の駆動パルス
    生成回路。
  5. 【請求項5】 上記駆動パルスを構成する第1〜第3の
    信号レベル波形中、上記第1及び第2の信号レベル波形
    は、受光部が多数に配列されてなる撮像領域を有する固
    体撮像素子の上記各受光部に蓄積された信号電荷を行単
    位に垂直方向に転送する垂直転送部に印加される垂直転
    送パルスであり、上記第3の信号レベル波形は、上記各
    受光部に蓄積された信号電荷を上記垂直転送部に転送す
    るための読出しパルスであることを特徴とする請求項
    2、3又は4記載の駆動パルス生成回路。
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