固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机

摘要

本发明提供固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机。固态成像装置包括固态成像器件和用于执行控制的控制电路，使得第一时钟信号和第二时钟信号大小几乎相同，并且第一时钟信号的高位电位设定为高于第二时钟信号的高位电位，第一时钟信号在从前一个信号电荷已经从光敏单元读出后到前一个信号电荷传输到水平传输单元时的期间施加为传输信号电荷，第二时钟信号施加于从前一信号电荷已经传输到水平传输单元后到后一信号电荷从光敏单元读出时。

权利要求

1.一种固态成像装置，包括：

固态成像器件，具有

光敏单元，排列成矩阵，

垂直传输单元，分别为所述光敏单元的每个垂直列提供，并且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输所述读出的信号电荷，以及水平传输单元，构造为接收从所述垂直传输单元传输的所述信号电荷，并且在水平方向传输所述传输的信号电荷；和控制电路，构造为控制施加到所述垂直传输单元的时钟信号，其中所述控制电路执行控制，以使第一时钟信号与第二时钟信号具有几乎相同的大小，其中所述第一时钟信号是为了传输所述信号电荷而施加，施加的期间为从前一信号电荷已经从所述光敏单元读出后到所述前一信号电荷经由所述垂直传输单元传输到所述水平传输单元时，所述第二时钟信号施加的期间为从所述前一信号电荷已经传输到所述水平传输单元后到后一信号电荷从所述光敏单元读出时，并且所述第一时钟信号的高位电位设定为高于所述第二时钟信号的高位电位。

2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中

所述控制电路执行控制以将所述第一时钟信号的高位电位设定为0V，并且控制为将所述第二时钟信号的高位电位设定为-0.5V或者更低。

3.一种驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件具有，光敏单元，排列成矩阵，

垂直传输单元，分别为所述光敏单元的每个垂直列提供，并且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输所述读出的信号电荷，以及水平传输单元，构造为接收从所述垂直传输单元传输的所述信号电荷，并且在水平方向传输所述传输的信号电荷，所述方法包括下面的步骤：对所述垂直传输单元施加第一时钟信号，从而传输所述信号电荷，施加所述第一时钟信号的期间为从前一信号电荷已经从所述光敏单元读出后到所述前一信号电荷经由所述垂直传输单元传输到所述水平传输单元时，以及对所述垂直传输单元施加第二时钟信号，施加所述第二时钟信号的期间为从所述前一信号电荷已经传输到所述水平传输单元后到后一信号电荷从所述光敏单元读出时，其中所述第一时钟信号与所述第二时钟信号具有几乎相同的大小，并且所述第一时钟信号的高位电位设定为高于所述第二时钟信号的高位电位。

4.一种照相机，包括：

固态成像器件，具有，

光敏单元，排列成矩阵，

垂直传输单元，分别为所述光敏单元的每个垂直列提供，并且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输所述读出的信号电荷，以及水平传输单元，构造为接收从所述垂直传输单元传输的所述信号电荷，并且在水平方向传输所述传输的信号电荷；

光学系统，构造为引导入射光到固态图像摄取元件的图像摄取区；和控制电路，构造为控制将施加到所述垂直传输单元的时钟信号，其中所述控制电路执行控制，以使第一时钟信号与第二时钟信号具有几乎相同的大小，其中所述第一时钟信号是为了传输所述信号电荷而施加，施加的期间为从前一信号电荷已经从所述光敏单元读出后到所述前一信号电荷经由所述垂直传输单元传输到所述水平传输单元时，所述第二时钟信号施加的期间为从所述前一信号电荷已经传输到所述水平传输单元后到后一信号电荷从所述光敏单元读出时，并且所述第一时钟信号的高位电位设定为高于所述第二时钟信号的高位电位。

说明书

固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机

技术领域

[0001] 本发明涉及固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机，特别是构造为实现暗信号水平降低的固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机。

背景技术

[0002] 在照相机例如数字静态照相机或者监控摄像机中，已经广泛采用线间传输系统的CCD(电荷藕荷器件)型图像传感器。

[0003] 图3是图解线间传输系统的CCD型图像传感器的示意图。在图3所示的示例中，CCD型图像传感器101包括排列成矩阵的多个光敏单元102、与每个光敏单元邻近设置且构造为利用光敏单元读出信号电荷输入的读出栅103、与读出栅邻近设置且构造为在垂直方向上传输利用读出栅读出的信号电荷的垂直传输单元104、构造为在水平方向上传输从垂直传输单元传输的信号电荷的水平传输单元105以及设置在光敏单元的读出栅的相对侧且构造为减少颜色混合的信道停止区(channel stop area)(图3中未示出)(例如，见日本专利提前公开No.10-144907)。已经利用水平传输单元105在水平方向上传输的信号电荷被传输到结合在输出单元中的浮动传播(FD，floatingdiffusion)单元106。采用MOS晶体管检测FD单元的电位变化，并且转换为电信号。然后，放大该电信号，并且输出为视频图像信号Vout。

[0004] 如上所述构造的线间传输系统的CCD型图像传感器的操作分成[1]采用光敏单元(光电二极管)102执行的光电转换和信号电荷存储，[2]信号电荷从光敏单元102到垂直传输单元104的传输(场移动)，[3]采用垂直传输单元104执行的信号电荷传输(垂直传输)，[4]信号电荷从垂直传输单元104到水平传输单元105的传输(线移动)，[5]采用水平传输单元105执行的信号电荷传输(水平传输)以及[6]采用FD单元106执行的信号电荷检测和放大。接下来，将详细描述上述操作。

[0005] [1]采用光敏单元(光电二极管)执行的光电转换和信号电荷存储[0006] 已经通过设置在CCD型图像传感器101的前表面侧的成像透镜成像的光学图像采用光敏单元102转换成电荷图像。就是说，在每个光敏单元102中，根据接收光的强度和接收到光的时间来存储信号电荷。

[0007] [2]场移动

[0008] 存储在各光敏单元102中的信号电荷以预定的时间同时读出到垂直传输单元104，这称为“场移动”。

[0009] 具体地讲，首先，在奇数场中，垂直排列的奇数像素(光敏单元102)的信号电荷加到垂直排列的偶数像素(光敏单元102)的信号电荷以被读出。在下一偶数场中，通过改变加到一起的像素的组合，垂直排列的偶数像素(光敏单元102)的信号电荷和垂直排列的奇数像素(光敏单元102)的信号电荷加到一起且被读出。就是说，两个垂直相邻的像素采用垂直传输单元104加到一起以形成一个场，然后通过改变加到一起的像素的组合来形成另一个场，这样就完成了一帧。附带地，如上所述的该读出方法称为“场读出”技术，其广泛地应用于摄像机领域中，以便不在后面留下帧残留影像。

[0010] [3]垂直传输

[0011] 然后，已经场移动到垂直传输单元104的信号电荷采用垂直传输单元104垂直传输。在采用垂直传输单元104的传输中，各线的信号电荷以线为单元并行向下(朝着水平传输单元105)传输。

[0012] [4]线移动

[0013] 然后，已经传输到垂直传输单元104的最下游的一个线的信号电荷并行传输到灯中的水平传输单元105，这称为“线移动”。

[0014] [5]水平传输

[0015] 然后，已经线移动到水平传输单元105的一个线的信号电荷采用水平传输单元105水平传输。当水平传输单元105在完成一个线的信号电荷的水平传输而改变为其中没有留下信号电荷的空态时，下一个线的信号电荷从垂直传输单元104线移动到水平传输单元105。

[0016] [6]信号电荷检测和放大

[0017] 已经水平传输到水平传输单元105的左端(终止端)的信号电荷采用FD单元106按电压逐个像素地检测并放大，然后从其输出端输出。

[0018] 附带地，上述的操作[1]至[6]彼此关联地执行。已经从垂直传输单元104的最下游垂直传输的一个线的信号电荷一旦线移动到水平传输单元105，就开始其水平传输，并且采用FD单元106逐个像素地依次检测和读出信号电荷。信号电荷的线移动和垂直传输同时进行。就是说，当已经从水平传输单元105读出一个线的所有信号电荷时，已经垂直向下传输到最下游的下一个线的信号电荷线移动到水平传输单元105，然后被水平传输。通过重复上述操作，读出一个场中的所有信号电荷。

[0019] 信号电荷以上述方式传输的同时，光电转换仍在持续进行，并且在已经场移动信号电荷后，立即在各光敏单元(光电二极管)102中再次开始信号电荷的存储。就是说，尽管在信号电荷通过场移动传输到垂直传输单元104后，每个光敏单元(光电二极管)102立即改变为空态，但是光持续发射到各光敏单元(光电二极管)，并且因此电荷再次存储在其中。

[0020] 图4是图解沿着图3所示的像素区的IV-IV线剖取的截面结构的示意图。在形成在N型硅衬底110上的P型阱区119的表面上，形成构成光敏单元102的N型信号电荷存+储区126、构成垂直传输单元104的N型电荷传输区124以及P 型信道停止区118。

[0021] P++型正电荷存储区127形成在信号电荷存储区126的表面上，并且插设在信号电荷存储区126和电荷传输区124之间的P型区构成读出栅103。由例如SiO2制成的栅极绝缘膜123形成在电荷传输区124、读出栅103、正电荷存储区127和信道停止区118上。传输电极125经由栅极绝缘膜123形成在电荷传输区124上。

[0022] 然后，存储在光敏单元102中的信号电荷经由读出栅103场移动到相邻的垂直传输单元104。已经从垂直传输单元104线移动然后从水平传输单元105水平传输的信号电荷流入FD单元106，然后FD单元106的电位根据存储的信号电荷量而改变。附带地，在FD单元检测的信号(电压)很小，从而源输出电路(由多级MOS晶体管构成)连接到FD单元106，并且在FD单元106检测的信号(电压)被放大并采用源输出电路输出到外部。

[0023] 附带地，在近来的数字静态照相机中，已经看到了随着清晰度的增加(增加像素数)而减小像素尺寸的趋势。随着像素尺寸的减小，(1)降低了灵敏度和诸如饱和信号量的输出信号水平，并且(2)为了获得输出信号必然增加噪声成分量，这会导致SN比(信号对噪声的比率)降低，并且因此而导致图像质量的下降。

[0024] 现在，正在开发各种方法来增加灵敏度和饱和信号量而不增加噪声成分，且减少噪声。特别是，从减少噪声的观点来看，在固态成像器件中降低构成最大噪声成分的暗信号的水平已经变得非常重要。

[0025] 如上所述的CCD型图像传感器已经广泛地用在各种照相机中，例如监控摄像机和FA(工厂自动化)中使用的照相机，并且在很多情况下在上述照相机中设定长时曝光(有时称为低速快门)模式。在“常规模式”中，考虑到应用于标准型TV，每1/60秒执行一次场移动，就是说，信号电荷存储在光敏单元102中的期间设定为1/60秒，与“常规模式”相反，“长时曝光”模式是这样的模式：其中信号电荷在光敏单元102中持续存储一到两秒、或者在某些情况下最大为几秒，而不执行从光敏单元102读出(场移动)信号电荷。长时曝光模式对于执行图像捕捉是有效的，特别是在暗场的状态下。然而，在长时曝光模式中可明显地观察到暗信号引起的图像质量下降。

[0026] 作为减少暗信号水平的技术，已经提出了控制施加到垂直传输单元的时钟电压和对垂直传输单元施加时钟电压的时间的方法。接下来，将参考附图描述有关的暗信号水平降低技术的示例。

[0027] 首先，图5A是示出没有采用暗信号数量减少技术的通常情形中，在从曝光期间到信号输出期间的范围内的期间中施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的示意图。在多数商业化的CCD型图像传感器中，对于从曝光期间到信号输出期间范围的整个期间，垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)设定到0[V]。这里，“中偏压(VM)”表示为采用垂直传输单元的信号电荷的垂直传输施加的时钟电压的高位电位，即不考虑读出电压的情况下设定的高位电位。图5A所示的期间D是清除曝光时产生的不必要信号的期间。

[0028] 另一方面，作为暗信号水平降低技术的示例，如图5B所示，已经提出了这样的技术：对于从曝光期间到信号输出期间范围的整个期间，负偏置(例如，VM＝-0.5[V])施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)。

[0029] 关于这一点，图6A是示出施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)和暗信号水平之间关系的示意图。通过负偏置垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)减少了暗信号的水平，从而对于从曝光期间到信号输出期间范围的整个期间，通过负偏置施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)，实现了暗信号水平的降低。

[0030] 作为暗信号水平降低技术的另一个示例，如图5C所示，已经提出了这样的技术(例如，见日本专利提前公开No.2003-153087)：仅对于曝光期间，固定以低位施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ。

发明内容

[0031] 然而，在暗信号水平降低技术的上述示例中，会减少垂直传输单元可处理的电荷量或者会减少垂直传输单元的垂直传输效率。

[0032] 就是说，如图6B中的施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ和垂直传输单元可处理的电荷量之间的关系所示，通过负偏置垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)会减少垂直传输单元可处理的电荷量。另外，如图6C中的施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)和垂直传输单元的垂直传输效率之间的关系所示，通过负偏置垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)会降低垂直传输单元的垂直传输效率。

[0033] 因此，在上述的暗信号水平降低技术的一个示例中，尽管实现了暗信号水平的降低，但是随着垂直传输单元可处理的电荷量减少，饱和信号的量减少并且易于产生有缺陷的垂直传输，其结果是不能增大SN比。另外，对于从曝光期间到信号输出期间范围的整个期间，施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)被负偏置，从而在必须为采用垂直传输单元的信号电荷高速传输的运动图像捕获模式和图像显示在液晶监视器上的模式(在下文中称为液晶监视器图像显示模式)中可能产生有缺陷的垂直传输。

[0034] 另一方面，在上述暗信号水平降低技术的另一个示例中，因为施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ仅对于曝光期间固定到低位，所以可以获得暗信号水平降低效果，并且不会对信号输出期间实现的垂直传输单元可处理电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率有不利影响。因此，特别是在暗信号会引起问题的长时曝光模式中可采用该技术。

[0035] 在长时曝光模式中，不会入射诸如太阳光的高强度光，从而在该模式中即使有入射光也几乎不引起问题。然而，在常规曝光模式中已经入射诸如太阳光的高强度光的情况下，就会发生存储在垂直传输单元中的不必要电荷在曝光期间已经结束后不能彻底清除的问题。

[0036] 就是说，因为仅对于曝光期间将施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ固定在低位，换言之，对于曝光期间停止对垂直传输单元施加垂直传输时钟信号Vφ，从而将时钟电压固定在低位，所以对于曝光期间不会执行信号电荷的垂直传输并因此有大量的信号可以保留在垂直传输单元中。因此，保留在垂直传输单元中的信号电荷在设定在信号输出开始前的信号电荷清除期间中不会被彻底清除。

[0037] 另外，在曝光期间停止对垂直传输单元施加垂直传输时钟信号Vφ以固定时钟电压在低位的情况下，对于曝光期间不会完全执行信号电荷的垂直传输，并且因此该技术难于处理诸如液晶监视器图像显示模式。

[0038] 本发明已经考虑到了上述情况。因此，所希望的是提供固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机，构造为实现暗信号水平降低而不减少垂直传输单元可处理电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率。

[0039] 根据本发明的实施例，提供这样的固态成像器件，包括：固态成像器件，具有光敏单元，排列成矩阵；垂直传输单元，为该光敏单元的每个垂直阵列提供，并且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输该读出的信号电荷；以及水平传输单元，构造为接收从该垂直传输单元传输的该信号电荷，并且在水平方向传输该传输的信号电荷；并且包括控制电路，构造为控制将施加到该垂直传输单元的时钟信号，其中该控制电路执行控制，以使第一时钟信号与第二时钟信号具有几乎相同的大小，其中第一时钟信号是传输该信号电荷而施加的，施加的期间为从前一信号电荷已经从该光敏单元读出后到该前一信号电荷经由该垂直传输单元传输到该水平传输单元时，第二时钟信号施加的期间为从该前一信号电荷已经传输到该水平传输单元后到后一信号电荷从该光敏单元读出时，并且该第一时钟信号的高位电位设定为高于该第二时钟信号的高位电位。

[0040] 根据本发明的另一个实施例，提供照相机，包括：固态成像器件，具有排列成矩阵的光敏单元、为该光敏单元的每个垂直阵列提供且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输该读出的信号电荷的垂直传输单元以及构造为接收从该垂直传输单元传输的该信号电荷且在水平方向传输该传输的信号电荷的水平传输单元；光学系统，构造为引导入射光到该固态图像摄取元件的图像摄取区；和控制电路，构造为控制施加到该垂直传输单元的时钟信号，其中该控制电路执行控制，以使第一时钟信号与第二时钟信号具有几乎相同的大小，其中第一时钟信号是传输该信号电荷而施加的，施加的期间为从前一信号电荷已经从该光敏单元读出后到该前一信号电荷经由该垂直传输单元传输到该水平传输单元时，第二时钟信号的施加期间为从该前一信号电荷已经传输到该水平传输单元后到后一信号电荷从该光敏单元读出时，并且该第一时钟信号的高位电位设定为高于该第二时钟信号的高位电位。

[0041] 这里，通过执行控制已设定第一时钟信号的高位电位高于第二时钟的高位电位，实现暗信号水平的降低而不对垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率产生不利影响。

[0042] 根据本发明的再一个实施例，提供驱动固态成像器件的方法，该固态成像器件具有，排列成矩阵的光敏单元、为该光敏单元的每个垂直阵列提供且构造为从所述光敏单元读出信号电荷并在垂直方向传输该读出的信号电荷的垂直传输单元以及构造为接收从该垂直传输单元传输的该信号电荷且在水平方向传输该传输的信号电荷的水平传输单元；该方法包括这样的步骤：对该垂直传输单元施加第一时钟信号，从而传输该信号电荷，该第一时钟信号施加的期间为从前一信号电荷已经从该光敏单元读出后到该前一信号电荷经由该垂直传输单元传输到该水平传输单元时，以及对该垂直传输单元施加第二时钟信号，施加的期间为从该前一信号已经传输到该水平传输单元后到后一信号电荷从该光敏单元读出时，其中该第一时钟信号与该第二时钟信号具有几乎相同的大小，并且该第一时钟信号的高位电位设定为高于该第二时钟信号的高位电位。

[0043] 这里，通过执行控制以设定第一时钟信号的高位电位高于该第二时钟信号的高位电位，实现暗信号水平的降低而不对垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率产生不利影响。

[0044] 在根据本发明实施例的固态成像装置、固态成像器件的驱动方法和照相机中，实现了暗信号水平的降低而不减少垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率。

附图说明

[0045] 图1是图解CCD型照相机的示意图，示出了应用本发明实施例的照相机的示例；

[0046] 图2A是CCD型图像传感器的示意图，示出了应用本发明实施例的固态成像装置的示例；

[0047] 图2B是图解垂直传输时钟信号Vφ的示意图；

[0048] 图3是图解线间传输系统CCD型图像传感器的示意图；

[0049] 图4是图解沿着图3所示的像素区的IV-IV线剖取的截面结构的示意图；

[0050] 图5A是图解垂直传输时钟信号Vφ的示意图(1)；

[0051] 图5B是图解垂直传输时钟信号Vφ的示意图(2)；

[0052] 图5C是图解垂直传输时钟信号Vφ的示意图(3)；

[0053] 图6A是示出施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)和产生的暗信号之间关系的图线；

[0054] 图6B是示出施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)和垂直传输单元可处理的电荷量之间关系的图线；和

[0055] 图6C是示出施加到垂直传输单元的垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)和垂直传输单元的垂直传输效率之间关系的图线。

具体实施方式

[0056] 接下来，将参考附图描述本发明的优选实施例。

[0057] 图1是图解CCD型照相机的示意图，示出了应用本发明实施例的照相机的示例。如图所示的CCD型照相机10包括构造为聚焦入射光的透镜11、构造为仅对预定的期间通过由透镜11聚焦的光的机械快门12以及构造为捕获通过透镜11和机械快门12投射的目标图像的CCD型图像传感器1。

[0058] 图2A是图解CCD型图像传感器的示意图，示出了应用本发明实施例的固态成像装置的示例。在如图所示的CCD型图像传感器1中，与如上所述的相关的CCD型图像传感器一样，形成：多个光敏单元2，排列成矩阵；读出栅3，邻近每个光敏单元设置，并且构造为读出已经采用光敏单元获得的信号电荷；垂直传输单元4，邻近读出栅设置，并且构造为垂直传输采用读出栅读出的信号电荷；水平传输单元5，构造为水平传输从垂直传输单元传输的信号电荷；以及信道停止区(图2中未示出)，设置在光敏单元的读出栅的对面，并且构造为减少颜色混合。已经采用水平传输单元5水平传输的信号电荷传输到结合于输出单元中的FD单元6。FD单元的电位变化采用MOS晶体管检测，并且转换成电信号，然后放大和输出为视频图像信号Vout。

[0059] 另外，还提供垂直传输时钟电源转换电路7，构造为控制施加到垂直传输单元4的垂直传输时钟信号Vφ。负偏置从时间信号产生电路8输入的垂直传输时钟信号Vφ0的中偏压(VM)，以采用垂直传输时钟电源转换电路产生施加到垂直传输单元4的垂直传输时钟信号Vφ。

[0060] 具体地讲，在垂直传输时钟电源转换电路中，通过其施加垂直传输时钟信号Vφ0的输入端经由电容器C连接到输出端，并且输出端经由第一转换晶体管(Tr1)连接到第一电源V1(例如：V1＝-7.5[V]，作为VM＝0[V]的电源)，且经由第二转换晶体管(Tr2)连接到第二电源V2(例如，V2＝-9.5[V]，作为VM＝-1.0[V]的电源)。第一控制端Cont1连接到第一转换晶体管的栅极电极，并且第二控制端Cont2连接到第二转换晶体管的栅极电极。在如上所述构造的垂直传输时钟电源转换电路中，当对第一控制端Cont1施加高位电位时，第一转换晶体管转入导电状态，以从其输出端输出中偏压(VM)设定到0[V]的垂直传输时钟信号Vφ。当对第二控制端Cont2施加高位电位时，第二转换晶体管转入导电状态，以从其输出端输出中偏压(VM)设定到-1.0[V]的垂直传输时钟信号Vφ。

[0061] 施加到垂直传输时钟电源转换电路的控制端(第一控制端和第二控制端)的电位采用时间信号产生电路控制。就是说，对于信号输出期间(从光敏单元已经读出前一个信号电荷后到当前一个信号电荷经由垂直传输单元传输到水平传输单元时)，高位电位施加到第一控制端Cont1，而低位电位施加到第二控制端Cont2。另一方面，对于曝光期间(从前一个信号电荷已经传输到水平传输单元后到当后一个信号电荷从光敏单元读出时)，低位电位施加到第一控制端Cont1，而高位电位施加到第二控制端Cont2。

[0062] 附带地，在上述的实施例中，通过示例已经描述了采用时间信号产生电路产生的垂直传输时钟信号Vφ0输入到垂直传输时钟电源转换电路中并且采用垂直传输时钟电源转换电路控制的垂直传输时钟信号Vφ输入到CCD型图像传感器中的情况。然而，还可以仅对曝光期间将中偏压(VM)已经负偏置的垂直传输时钟信号Vφ施加到CCD型图像传感器，并且可以将垂直传输时钟电源转换电路内置在时间信号产生电路或者CCD型图像传感器中。

[0063] 同样，只要仅对曝光期间允许将中偏压(VM)已经负偏置的垂直传输时钟信号Vφ施加到CCD型图像传感器，则垂直传输时钟电源转换电路的电路构造不限于通过示例示于图2A中的情况，而是可以采用任何构造。

[0064] 另外，在如上所述的实施例中，已经通过示例描述了对于信号输出期间将中偏压(VM)设定到0[V]，并且对于曝光期间将中偏压(VM)设定到-1.0[V]的情况。然而，还可以将为曝光期间设定的中偏压(VM)设定到低于为信号输出期间设定的中偏压(VM)。总的来说，考虑0[V]用作为信号输出期间设定的中偏压(VM)的值的情况，并且考虑图6A中的示例示出的垂直传输时钟信号的中偏压(VM)和产生的暗信号之间的关系，认为优选的是中偏压(VM)低于-0.5[V]。

[0065] 在如上所述构造的CCD型照相机中，采用时间信号产生电路，对于信号输出期间，高位电位施加到第一控制端Cont1，以从垂直传输时钟电源转换电路的输出端输出中偏压(VM)设定到-1.0[V]的垂直传输时钟信号Vφ(第一时钟信号)，而对于曝光期间，高位电位施加到第二控制端Cont2，以输出中偏压(VM)设定到0[V]的垂直传输时钟信号Vφ(第二时钟信号)(见图2B)。因此，能够减少暗信号的水平而不对垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率产生不利影响。

[0066] 就是说，与图5B所示的相关的暗信号水平降低技术的示例一样，在从曝光期间到信号输出期间范围的整个期间已经负偏置垂直传输时钟信号Vφ的情况下，对于信号输出期间会减少垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率。然而，通过将负偏置垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)的期间单独限制到曝光期间，希望因暗信号水平降低而增加SN比，而不对信号输出期间实现的垂直传输单元可处理的电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率产生不利影响。

[0067] 在相关的暗信号水平降低技术中，考虑到对垂直传输单元可处理电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率的不利影响，垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)仅负偏置到约-0.5[V]。然而，根据本发明的实施例，负偏置垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)的期间单独地限制到曝光期间。结果，不必要考虑对垂直传输单元可处理电荷量和垂直传输单元的垂直传输效率的不利影响，并且因此例如垂直传输时钟信号Vφ的中偏压(VM)的负偏置可以到约-1.0[V]。

[0068] 与图5C所示的相关的暗信号水平降低技术的示例一样，在垂直传输时钟信号Vφ的电位对于曝光期间已经固定在低位上的情况下，信号电荷的垂直传输对于曝光期间是不允许的。然而，在应用本发明实施例的CCD型照相机中，甚至对于曝光期间，垂直传输时钟信号Vφ的电位设定到两个电平，即高位和低位，从而即使在诸如阳光的高强度光在常规曝光模式中入射到照相机透镜上的情况下，在曝光期间完毕后，保持在垂直传输单元中的信号电荷也在预定的期间(清除曝光残留的不必要信号电荷的期间)中彻底清除。

[0069] 如上所述，在应用本发明实施例的CCD型照相机中，同时实现了暗信号水平降低和曝光期间完毕后执行的信号电荷清除。因此，本发明的技术不仅可以应用于长时曝光模式，而且可以应用于常规曝光模式。

[0070] 另外，对于曝光期间，允许信号电荷的垂直传输。因此，本发明的技术不仅可以应用于静态图像照相模式，而且可以应用于必须为采用垂直传输单元的信号电荷高速传输的运动图像捕获模式和液晶监视器图像显示模式。

[0071] 本申请包含2008年5月12日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2008-124250所揭示的相关主题事项，其全部内容一并作为参考。

[0072] 本领域的技术人员应当理解的是，在如所附权利要求或者其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、部分组合和变更。