JP2983406B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2983406B2 JP2983406B2 JP5069680A JP6968093A JP2983406B2 JP 2983406 B2 JP2983406 B2 JP 2983406B2 JP 5069680 A JP5069680 A JP 5069680A JP 6968093 A JP6968093 A JP 6968093A JP 2983406 B2 JP2983406 B2 JP 2983406B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係わ
り、特に被撮像体の再生像に生じる同期性ノイズを抑圧
低減するようにした固体撮像装置に関する。
り、特に被撮像体の再生像に生じる同期性ノイズを抑圧
低減するようにした固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ撮像素子の高解像度化を行うに
は、素子の画素数を増加することが必要である。この画
素数を増加することによって、画素信号読出し速度の高
速化が要求される。例えば、２００万画素の高精細用撮
像素子では、水平画素数が２０００個、垂直画素数が１
０００個となる。そして、水平読出し速度は約７４ＭＨ
ｚとなる。このように高速になると、消費電力，回路の
高速化等の問題が生じてくる。
は、素子の画素数を増加することが必要である。この画
素数を増加することによって、画素信号読出し速度の高
速化が要求される。例えば、２００万画素の高精細用撮
像素子では、水平画素数が２０００個、垂直画素数が１
０００個となる。そして、水平読出し速度は約７４ＭＨ
ｚとなる。このように高速になると、消費電力，回路の
高速化等の問題が生じてくる。
【０００３】この問題を解決する方法として、水平ＣＣ
Ｄを従来の１線方式から２線方式にする方法が知られて
いる。この方法では、水平読出し速度が従来の１／２の
約３７ＭＨｚと半減でき、消費電力，回路の高速化の問
題を軽減できる。しかし、クロックパルスに重畳した同
期性ノイズが再生画像に混入して画質劣化となる問題が
生じる。
Ｄを従来の１線方式から２線方式にする方法が知られて
いる。この方法では、水平読出し速度が従来の１／２の
約３７ＭＨｚと半減でき、消費電力，回路の高速化の問
題を軽減できる。しかし、クロックパルスに重畳した同
期性ノイズが再生画像に混入して画質劣化となる問題が
生じる。
【０００４】図８は、従来の２線水平ＣＣＤ方式の固体
撮像装置の構成図である。光電変換部ＰＤで得られた信
号電荷Ｑは、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）によってφＶ１，
φＶ２，φＶ３，φＶ４の４相駆動で水平ＣＣＤ（ＨＣ
ＣＤ）側へ転送される。そして、ＨＣＣＤA ，ＨＣＣＤ
B で構成された２線水平ＣＣＤで受けた信号電荷Ｑは、
出力部ＯＳA ，ＯＳB を通して加算回路８０により加算
された後、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８１でクロック
ノイズ成分が除去される。
撮像装置の構成図である。光電変換部ＰＤで得られた信
号電荷Ｑは、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）によってφＶ１，
φＶ２，φＶ３，φＶ４の４相駆動で水平ＣＣＤ（ＨＣ
ＣＤ）側へ転送される。そして、ＨＣＣＤA ，ＨＣＣＤ
B で構成された２線水平ＣＣＤで受けた信号電荷Ｑは、
出力部ＯＳA ，ＯＳB を通して加算回路８０により加算
された後、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８１でクロック
ノイズ成分が除去される。
【０００５】２線水平ＣＣＤのＨＣＣＤA とＨＣＣＤB
は水平分離ゲートＨＧで分離され、奇数番目の画素信号
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５はＨＣＣＤA 側へ、偶数番目の画素信
号Ｐ２，Ｐ４はＨＣＣＤB 側へ転送される。それぞれの
ＨＣＣＤは、φＨ１，φＨ２の２相のクロックパルスで
駆動される。ＨＣＣＤB 側では、画素信号を半画素をず
らす転送部８２を通してから出力される。
は水平分離ゲートＨＧで分離され、奇数番目の画素信号
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５はＨＣＣＤA 側へ、偶数番目の画素信
号Ｐ２，Ｐ４はＨＣＣＤB 側へ転送される。それぞれの
ＨＣＣＤは、φＨ１，φＨ２の２相のクロックパルスで
駆動される。ＨＣＣＤB 側では、画素信号を半画素をず
らす転送部８２を通してから出力される。
【０００６】図８に示したＣＣＤ撮像装置における同期
性ノイズと信号帯域の関係を、図９に示す。このＣＣＤ
撮像装置の信号帯域は水平クロック周波数Ｆ１の１／２
の所のＦ２になる。この点が信号ナイキスト限界とな
る。２線水平ＣＣＤの構成を取った場合、２線間でクロ
ックパルスの漏れ込み量が異なったり、リセットパルス
の漏れ込み量が異なったり、或いは２線間でのアンプの
利得に差が生じると、２線の信号出力を加算回路８０で
加算してもその差成分が同期性ノイズとしてＦ２の場所
に現れる。
性ノイズと信号帯域の関係を、図９に示す。このＣＣＤ
撮像装置の信号帯域は水平クロック周波数Ｆ１の１／２
の所のＦ２になる。この点が信号ナイキスト限界とな
る。２線水平ＣＣＤの構成を取った場合、２線間でクロ
ックパルスの漏れ込み量が異なったり、リセットパルス
の漏れ込み量が異なったり、或いは２線間でのアンプの
利得に差が生じると、２線の信号出力を加算回路８０で
加算してもその差成分が同期性ノイズとしてＦ２の場所
に現れる。
【０００７】通常、この同期性ノイズＮｃを除去するた
めローパスフィルタ（ＬＰＦ）を使うが、画像信号用Ｌ
ＰＦは位相特性を十分考慮しないと信号にリンギングが
生じるので急峻な減衰特性が得られず、図の破線に示す
ような形となる。このため、ＬＰＦで同期性ノイズＮｃ
を除去しても、未だかなりのノイズＮｃが残ることにな
る。これが、再生画像上で目立つことになる。
めローパスフィルタ（ＬＰＦ）を使うが、画像信号用Ｌ
ＰＦは位相特性を十分考慮しないと信号にリンギングが
生じるので急峻な減衰特性が得られず、図の破線に示す
ような形となる。このため、ＬＰＦで同期性ノイズＮｃ
を除去しても、未だかなりのノイズＮｃが残ることにな
る。これが、再生画像上で目立つことになる。
【０００８】このことについて、図１０のタイミング波
形図を用いて、さらに詳しく説明する。φＨ１，φＨ２
は２線水平ＣＣＤのクロックパルス波形、ＯＳA ，ＯＳ
B はは信号出力ＯＳA とＯＳB の波形、ＯＳA ＋ＯＳB
は加算回路８０の出力波形を示す。Ｐ１，Ｐ２，〜，Ｐ
９は画素信号、ＮA はＨＣＣＤA の信号出力、ＳB はＨ
ＣＣＤB の信号出力、ＮｃはＯＳA とＯＳB を加算した
ときのクロックノイズ成分（同期性ノイズ）を示す。
形図を用いて、さらに詳しく説明する。φＨ１，φＨ２
は２線水平ＣＣＤのクロックパルス波形、ＯＳA ，ＯＳ
B はは信号出力ＯＳA とＯＳB の波形、ＯＳA ＋ＯＳB
は加算回路８０の出力波形を示す。Ｐ１，Ｐ２，〜，Ｐ
９は画素信号、ＮA はＨＣＣＤA の信号出力、ＳB はＨ
ＣＣＤB の信号出力、ＮｃはＯＳA とＯＳB を加算した
ときのクロックノイズ成分（同期性ノイズ）を示す。
【０００９】ＣＣＤの出力信号はクロックパルスに同期
して、ＯＳA 出力ではＰ１，Ｐ３，…となり、ＯＳB で
はＰ２，Ｐ４，…となる。ここで、ＯＳA とＯＳB に含
まれるクロックノイズが異なると、両者の信号を加算
（ＯＳA ＋ＯＳB ）しても、ノイズの差がＮｃとなって
信号波形に現れてくる。加算の利得を変えればこのノイ
ズＮｃは低減できるが、このときは信号出力に差が出て
しまい使えない。そして、このノイズＮｃが再生画像上
では同期性ノイズとなって現れる。
して、ＯＳA 出力ではＰ１，Ｐ３，…となり、ＯＳB で
はＰ２，Ｐ４，…となる。ここで、ＯＳA とＯＳB に含
まれるクロックノイズが異なると、両者の信号を加算
（ＯＳA ＋ＯＳB ）しても、ノイズの差がＮｃとなって
信号波形に現れてくる。加算の利得を変えればこのノイ
ズＮｃは低減できるが、このときは信号出力に差が出て
しまい使えない。そして、このノイズＮｃが再生画像上
では同期性ノイズとなって現れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、２線
水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置では、ナイキスト限界に
おいてクロックパルスやリセットパルスによる同期性ノ
イズが現れる。このノイズを除去するためにＬＰＦを用
いると、解像度の低下を招くことになる。また、ノイズ
低減のためにＣＣＤの出力信号を上げて出力画像を得る
と、感度の低下を招くことになる。このため、高解像度
で高感度の固体撮像装置は実現できないという問題があ
った。
水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置では、ナイキスト限界に
おいてクロックパルスやリセットパルスによる同期性ノ
イズが現れる。このノイズを除去するためにＬＰＦを用
いると、解像度の低下を招くことになる。また、ノイズ
低減のためにＣＣＤの出力信号を上げて出力画像を得る
と、感度の低下を招くことになる。このため、高解像度
で高感度の固体撮像装置は実現できないという問題があ
った。
【００１１】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、クロックパルス，リセ
ットパルス等で発生した同期性ノイズを抑圧，低減する
ことができ、高解像度で高感度の固体撮像装置を提供す
ることにある。
ので、その目的とするところは、クロックパルス，リセ
ットパルス等で発生した同期性ノイズを抑圧，低減する
ことができ、高解像度で高感度の固体撮像装置を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、２線水
平ＣＣＤの画素信号の転送をｎライン目では奇数画素を
Ａレジスタへ、偶数画素をＢレジスタへ行い、ｎ＋１ラ
イン目では奇数画素をＢレジスタへ、偶数画素をＡレジ
スタへ行うことで、クロックノイズ（同期性ノイズ）が
ライン毎に反転するようにして、信号は同相で出力する
ようにする。さらに、得た信号出力を１Ｈ（１水平走査
期間）遅延線を用いて、クロックノイズを除去してしま
うことにある。
平ＣＣＤの画素信号の転送をｎライン目では奇数画素を
Ａレジスタへ、偶数画素をＢレジスタへ行い、ｎ＋１ラ
イン目では奇数画素をＢレジスタへ、偶数画素をＡレジ
スタへ行うことで、クロックノイズ（同期性ノイズ）が
ライン毎に反転するようにして、信号は同相で出力する
ようにする。さらに、得た信号出力を１Ｈ（１水平走査
期間）遅延線を用いて、クロックノイズを除去してしま
うことにある。
【００１３】即ち、本発明は、２次元配列された信号電
荷蓄積部と、これらの信号電荷蓄積部に蓄積された信号
電荷を垂直方向に転送して読出す複数列の垂直転送部
と、これらの垂直転送部から読出された信号電荷を水平
方向に転送して読出す２行の水平転送部と、水平転送部
から読出された信号電荷を加算して１ライン分の画像信
号を得る手段とを備えた固体撮像装置において、垂直転
送部から得られる１行分の画素信号のうち、奇数番目の
垂直転送部の画素信号を水平転送部の一方に入力し、偶
数番目の垂直転送部の画素信号を水平転送部の他方に入
力し、かつ行が変わる毎に奇数番目及び偶数番目の画素
信号を入力する水平転送部を切換えることを特徴とす
る。また、本発明の望ましい実施態様としては、次のも
のが上げられる。
荷蓄積部と、これらの信号電荷蓄積部に蓄積された信号
電荷を垂直方向に転送して読出す複数列の垂直転送部
と、これらの垂直転送部から読出された信号電荷を水平
方向に転送して読出す２行の水平転送部と、水平転送部
から読出された信号電荷を加算して１ライン分の画像信
号を得る手段とを備えた固体撮像装置において、垂直転
送部から得られる１行分の画素信号のうち、奇数番目の
垂直転送部の画素信号を水平転送部の一方に入力し、偶
数番目の垂直転送部の画素信号を水平転送部の他方に入
力し、かつ行が変わる毎に奇数番目及び偶数番目の画素
信号を入力する水平転送部を切換えることを特徴とす
る。また、本発明の望ましい実施態様としては、次のも
のが上げられる。
【００１４】(1) 水平ＣＣＤは水平転送クロックパルス
とリセットパルスに同期して信号電荷を転送するもので
あり、水平ＣＣＤの切換えに同期して水平転送クロック
パルスとリセットパルスのパルス位相を１８０°交互に
ずらすこと。
とリセットパルスに同期して信号電荷を転送するもので
あり、水平ＣＣＤの切換えに同期して水平転送クロック
パルスとリセットパルスのパルス位相を１８０°交互に
ずらすこと。
【００１５】(2) １ライン分の画像信号を１ライン時間
遅延させる手段と、遅延された１ライン分の信号と遅延
されない次の１ライン分の信号を加算して出力信号を得
る手段を設けたこと。
遅延させる手段と、遅延された１ライン分の信号と遅延
されない次の１ライン分の信号を加算して出力信号を得
る手段を設けたこと。
【００１６】(3) １ライン分の画像信号を１ライン時間
遅延させ、かつノイズ以外の信号成分を除去する手段
と、遅延された１ライン分の信号と遅延されない次の１
ライン分の信号を加算して出力信号を得る手段を設けた
こと。 (4) １ライン分の画像信号を１ライン時間遅延させる際
に、アナログ出力信号をＡ／Ｄ変換してデジタルで行う
こと。 (5) 画素信号の切換えは、垂直ＣＣＤ最終段と水平ＣＣ
Ｄの間に設けたボトムゲートを行うこと。 (6) 画素信号の切換えは、信号電荷蓄積部から信号電荷
を垂直転送垂直転送部へ読出すフィールドシフトゲート
を制御して行うこと。 (7) 画素信号の切換えは、２行の水平転送部の間に設け
た２個の水平分割ゲートを制御して行うこと。
遅延させ、かつノイズ以外の信号成分を除去する手段
と、遅延された１ライン分の信号と遅延されない次の１
ライン分の信号を加算して出力信号を得る手段を設けた
こと。 (4) １ライン分の画像信号を１ライン時間遅延させる際
に、アナログ出力信号をＡ／Ｄ変換してデジタルで行う
こと。 (5) 画素信号の切換えは、垂直ＣＣＤ最終段と水平ＣＣ
Ｄの間に設けたボトムゲートを行うこと。 (6) 画素信号の切換えは、信号電荷蓄積部から信号電荷
を垂直転送垂直転送部へ読出すフィールドシフトゲート
を制御して行うこと。 (7) 画素信号の切換えは、２行の水平転送部の間に設け
た２個の水平分割ゲートを制御して行うこと。
【００１７】
【作用】本発明の構成では、ライン毎の水平転送部の切
換えにより、クロックパルス，リセットパルス等による
同期性ノイズが走査線毎に反転して出力されるので、再
生画像上では同期性ノイズが見えにくくなる。そしてこ
の場合、従来方法とは異なり解像度の低下や感度の低下
を招くこともない。
換えにより、クロックパルス，リセットパルス等による
同期性ノイズが走査線毎に反転して出力されるので、再
生画像上では同期性ノイズが見えにくくなる。そしてこ
の場合、従来方法とは異なり解像度の低下や感度の低下
を招くこともない。
【００１８】また、１ライン分の画像信号を１ライン時
間遅延させ（かつノイズ以外の信号成分を除去したの
ち）、この遅延させた１ライン分の信号と遅延されない
次の１ライン分の信号を加算して出力信号を得ることに
より、同期性ノイズのみを抑圧，低減することができ、
高解像度化，高感度化が実現可能となる。
間遅延させ（かつノイズ以外の信号成分を除去したの
ち）、この遅延させた１ライン分の信号と遅延されない
次の１ライン分の信号を加算して出力信号を得ることに
より、同期性ノイズのみを抑圧，低減することができ、
高解像度化，高感度化が実現可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係わる２線
水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係わる２線
水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。
【００２０】光電変換部ＰＤで蓄積された信号電荷Ｑ
は、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）で４相駆動φＶ１，φＶ
２，φＶ３，φＶ４され、ボトムゲートＢＧ１へ転送さ
れる。そして、本発明の特徴であるボトムゲートＢＧ２
とボトムゲートＧＢ３で、ＰＤの水平方向の奇数番目の
画素と偶数番目の画素を２つの水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）
にライン毎に切換える。２つのＨＣＣＤA ，ＨＣＣＤB
は、水平分離ゲートＨＧで分離している。ＨＣＣＤB 側
には、画素信号を半画素分遅延するレジスタＨＰが設け
てある。そして、それぞれリセットゲートを通してリセ
ットドレインＲＤへ接続している。
は、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）で４相駆動φＶ１，φＶ
２，φＶ３，φＶ４され、ボトムゲートＢＧ１へ転送さ
れる。そして、本発明の特徴であるボトムゲートＢＧ２
とボトムゲートＧＢ３で、ＰＤの水平方向の奇数番目の
画素と偶数番目の画素を２つの水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）
にライン毎に切換える。２つのＨＣＣＤA ，ＨＣＣＤB
は、水平分離ゲートＨＧで分離している。ＨＣＣＤB 側
には、画素信号を半画素分遅延するレジスタＨＰが設け
てある。そして、それぞれリセットゲートを通してリセ
ットドレインＲＤへ接続している。
【００２１】これらの一連の動作は、タイミングパルス
発生回路１０で得たパルスをもとに行う。即ち、Ｒ
ＳA ，ＲＳB ドライバ１１でリセット電極ＲＳA ，ＲＳ
B を駆動する。一方、水平ＣＣＤはφＨ１，φＨ２ドラ
イバ１２で、水平分離ゲートＨＧはＨＧドライバ１３
で、ボトムゲートＢＧ２，ＢＧ３はＢＧ２，ＧＢ３ドラ
イバ１４で、ボトムゲートＢＧ１はＢＧ１ドライバ１５
で駆動している。
発生回路１０で得たパルスをもとに行う。即ち、Ｒ
ＳA ，ＲＳB ドライバ１１でリセット電極ＲＳA ，ＲＳ
B を駆動する。一方、水平ＣＣＤはφＨ１，φＨ２ドラ
イバ１２で、水平分離ゲートＨＧはＨＧドライバ１３
で、ボトムゲートＢＧ２，ＢＧ３はＢＧ２，ＧＢ３ドラ
イバ１４で、ボトムゲートＢＧ１はＢＧ１ドライバ１５
で駆動している。
【００２２】２線水平ＣＣＤで得た信号出力は、アンプ
（ＡＭＰ１，ＡＭＰ２）を通してＯＳA 端子，ＯＳB 端
子より取り出す。そして、それぞれの信号は加算回路１
６で加算し、信号を２系統に分割する。分割した一方の
信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７を通した
後、１走査期間遅延する遅延回路（１ＨＤＬ）１８を通
して加算回路１９へ入力する。分割した他方の信号は、
そまのので加算回路１９へ入力する。そして、加算回路
１９により、１走査期間遅延した１ラインの画素信号と
遅延しない次のラインの画素信号とを加算して出力信号
２０を得る。
（ＡＭＰ１，ＡＭＰ２）を通してＯＳA 端子，ＯＳB 端
子より取り出す。そして、それぞれの信号は加算回路１
６で加算し、信号を２系統に分割する。分割した一方の
信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７を通した
後、１走査期間遅延する遅延回路（１ＨＤＬ）１８を通
して加算回路１９へ入力する。分割した他方の信号は、
そまのので加算回路１９へ入力する。そして、加算回路
１９により、１走査期間遅延した１ラインの画素信号と
遅延しない次のラインの画素信号とを加算して出力信号
２０を得る。
【００２３】次に，垂直画素配列方向のｎラインの画素
とｎ＋１ラインの画素の動作について、図２を用いて説
明する。図２（ａ）はｎラインの画素の場合で、図２
（ｂ）はｎ＋１ラインの画素の場合を示す。Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，…は、水平方向の画素配列を示す。ここで
は、ＨＣＣＤA をＡレジスタ、ＨＣＣＤB をＢレジスタ
と呼ぶ。
とｎ＋１ラインの画素の動作について、図２を用いて説
明する。図２（ａ）はｎラインの画素の場合で、図２
（ｂ）はｎ＋１ラインの画素の場合を示す。Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，…は、水平方向の画素配列を示す。ここで
は、ＨＣＣＤA をＡレジスタ、ＨＣＣＤB をＢレジスタ
と呼ぶ。
【００２４】図２（ａ）に示すようにｎラインの画素の
場合は、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＡレジスタへ、Ｂ
２，Ｐ４の画素をＢレジスタへ転送する。そして、図２
（ｂ）に示すようにｎ＋１ラインの画素の場合は、Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ４の画素をＡレジスタへＰ３，Ｐ５の画素
をＢレジスタへ転送する。このＡ，Ｂレジスタへの画像
信号の切換えは図１で説明したボトムゲートＢＧ１，Ｂ
Ｇ３の高，低レベルの制御で行う。この動作を各垂直ラ
インで交互に行う。
場合は、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＡレジスタへ、Ｂ
２，Ｐ４の画素をＢレジスタへ転送する。そして、図２
（ｂ）に示すようにｎ＋１ラインの画素の場合は、Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ４の画素をＡレジスタへＰ３，Ｐ５の画素
をＢレジスタへ転送する。このＡ，Ｂレジスタへの画像
信号の切換えは図１で説明したボトムゲートＢＧ１，Ｂ
Ｇ３の高，低レベルの制御で行う。この動作を各垂直ラ
インで交互に行う。
【００２５】図３に、具体的動作波形を示す。図の左側
がｎライン、右側がｎ＋１ラインの場合である。Ｒ
ＳA ，ＲＳB は水平レジスタの最後にあるリセットパル
ス、ＯＳA ，ＯＳB は信号出力、ＯＳA ＋ＯＳB は加算
出力、ＮA1，ＮB1，ＮA2，ＮB2，ＮC1，ＮC2はクロック
ノイズ、ＳA1，ＳB1，ＳA2，ＳB2，ＳC1，ＳC2は信号成
分を示す。
がｎライン、右側がｎ＋１ラインの場合である。Ｒ
ＳA ，ＲＳB は水平レジスタの最後にあるリセットパル
ス、ＯＳA ，ＯＳB は信号出力、ＯＳA ＋ＯＳB は加算
出力、ＮA1，ＮB1，ＮA2，ＮB2，ＮC1，ＮC2はクロック
ノイズ、ＳA1，ＳB1，ＳA2，ＳB2，ＳC1，ＳC2は信号成
分を示す。
【００２６】ｎラインとｎ＋１ラインでの画素信号は同
相で出力され、クロックノイズは逆相で出力される。従
って、ｎラインの出力をＢＰＦを通すとクロックノイズ
だけとなり、この信号を１Ｈライン遅延し、ｎ＋１ライ
ンのクロックノイズと信号成分が含まれた信号で加算す
ると、クロックノイズ成分は相殺され、信号成分ＳC2だ
けが得られる。
相で出力され、クロックノイズは逆相で出力される。従
って、ｎラインの出力をＢＰＦを通すとクロックノイズ
だけとなり、この信号を１Ｈライン遅延し、ｎ＋１ライ
ンのクロックノイズと信号成分が含まれた信号で加算す
ると、クロックノイズ成分は相殺され、信号成分ＳC2だ
けが得られる。
【００２７】図４は、以上の結果を周波数スペクトラム
で現した図である。クロックノイズＮは反転したクロッ
クノイズＮ′で除去され、再生信号Ｓ（ＯＳA ＋Ｏ
ＳB ）の信号周波数帯域は画素数で決まるナイキストの
限界まで伸びる。この結果、２本の水平ＣＣＤを用いて
も高解像度が得られる。また、クロックノイズで発生す
る同期性ノイズも再生画像上には殆ど出てこないので、
高感度ＣＣＤカメラの実現も可能になる。
で現した図である。クロックノイズＮは反転したクロッ
クノイズＮ′で除去され、再生信号Ｓ（ＯＳA ＋Ｏ
ＳB ）の信号周波数帯域は画素数で決まるナイキストの
限界まで伸びる。この結果、２本の水平ＣＣＤを用いて
も高解像度が得られる。また、クロックノイズで発生す
る同期性ノイズも再生画像上には殆ど出てこないので、
高感度ＣＣＤカメラの実現も可能になる。
【００２８】図５は、本発明の第２の実施例を説明する
ためのもので、（ａ）は信号波形を示し、（ｂ）は回路
構成を示す。ここでは１ＨＤＬ回路の動作をデジタル信
号で行っている。デジタル信号にすることにより高精度
で、高安定に１Ｈの遅延が可能となり、同期性ノイズの
抑圧がより効果的に実現できる。
ためのもので、（ａ）は信号波形を示し、（ｂ）は回路
構成を示す。ここでは１ＨＤＬ回路の動作をデジタル信
号で行っている。デジタル信号にすることにより高精度
で、高安定に１Ｈの遅延が可能となり、同期性ノイズの
抑圧がより効果的に実現できる。
【００２９】２線水平ＣＣＤの出力信号ＯＳA （ｎライ
ン），ＯＳB （ｎ＋１ライン）は加算回路５１で加算さ
れ、図５（ａ）に示す波形になる。そして、Ａ／Ｄコン
バータ５２でアナログ信号をデジタル信号に変換し、１
ＨＤＬ５３で１ライン期間遅延する。さらに、Ｄ／Ａコ
ンバータ５４で再びアナログ信号に戻して、加算回路５
５で元の信号と加算する。得られた出力信号５６は、図
５（ａ）の加算出力に示すように、信号成分（ＳC1，Ｓ
C2）を加算し、同期性ノイズ（ＮC1，ＮC2）を相殺した
信号となる。
ン），ＯＳB （ｎ＋１ライン）は加算回路５１で加算さ
れ、図５（ａ）に示す波形になる。そして、Ａ／Ｄコン
バータ５２でアナログ信号をデジタル信号に変換し、１
ＨＤＬ５３で１ライン期間遅延する。さらに、Ｄ／Ａコ
ンバータ５４で再びアナログ信号に戻して、加算回路５
５で元の信号と加算する。得られた出力信号５６は、図
５（ａ）の加算出力に示すように、信号成分（ＳC1，Ｓ
C2）を加算し、同期性ノイズ（ＮC1，ＮC2）を相殺した
信号となる。
【００３０】図６は、本発明の第３の実施例に係わる２
線水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。この実施例は、画素信号の選択を２つの水平ＣＣＤ
の間に設けた水平分割ゲートＨＧ１，ＨＧ２で行った例
である。各種記号は、これまで説明してきた信号と名称
が一致する。
線水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。この実施例は、画素信号の選択を２つの水平ＣＣＤ
の間に設けた水平分割ゲートＨＧ１，ＨＧ２で行った例
である。各種記号は、これまで説明してきた信号と名称
が一致する。
【００３１】この実施例では、ｎラインの場合はＨＧ１
を閉じてＨＧ２を開くことにより、図中実線矢印で示す
ようにＰ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＡレジスタへ、Ｐ２，
Ｐ４の画素をＢレジスタへ転送する。ｎ＋１ラインの場
合はＨＧ１を開いてＨＧ２を閉じることにより、図中破
線矢印で示すようにＰ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＢレジス
タへ、Ｐ２，Ｐ４の画素をＡレジスタへ転送する。これ
により、第１の実施例と同様に１行分の画素信号のう
ち、奇数番目と偶数番目の画素信号を異なるレジスタに
転送することができ、さらにライン毎にレジスタを入れ
替えることができる。従って、第１の実施例と同様の効
果が得られる。
を閉じてＨＧ２を開くことにより、図中実線矢印で示す
ようにＰ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＡレジスタへ、Ｐ２，
Ｐ４の画素をＢレジスタへ転送する。ｎ＋１ラインの場
合はＨＧ１を開いてＨＧ２を閉じることにより、図中破
線矢印で示すようにＰ１，Ｐ３，Ｐ５の画素をＢレジス
タへ、Ｐ２，Ｐ４の画素をＡレジスタへ転送する。これ
により、第１の実施例と同様に１行分の画素信号のう
ち、奇数番目と偶数番目の画素信号を異なるレジスタに
転送することができ、さらにライン毎にレジスタを入れ
替えることができる。従って、第１の実施例と同様の効
果が得られる。
【００３２】図７は、本発明の第４の実施例に係わる２
線水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。この実施例は、選択する画素番号を光電変換部ＰＤ
の信号読出しゲートをライン（ｎ，ｎ＋１，…）毎にＰ
Ｄの左右に設けた垂直ＣＣＤに交互に読出せるようにし
たものである。各種記号は、これまで説明してきた信号
と名称が一致する。
線水平ＣＣＤ方式の固体撮像装置を示す概略構成図であ
る。この実施例は、選択する画素番号を光電変換部ＰＤ
の信号読出しゲートをライン（ｎ，ｎ＋１，…）毎にＰ
Ｄの左右に設けた垂直ＣＣＤに交互に読出せるようにし
たものである。各種記号は、これまで説明してきた信号
と名称が一致する。
【００３３】ＡレジスタとＢレジスタとの間には水平分
割ゲートＨＧが設けられ、このＨＧは水平方向の１つお
きに開いている。そして、垂直ＣＣＤの奇数番目の画素
信号はＡレジスタに転送され、偶数番目の画素信号はＢ
レジスタに転送されるものとなっている。
割ゲートＨＧが設けられ、このＨＧは水平方向の１つお
きに開いている。そして、垂直ＣＣＤの奇数番目の画素
信号はＡレジスタに転送され、偶数番目の画素信号はＢ
レジスタに転送されるものとなっている。
【００３４】この場合、ｎラインは左側の垂直ＣＣＤに
読出されるので、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素はＡレジスタ
に転送され、Ｐ２，Ｐ４の画素はＢレジスタに転送され
る。ｎ＋１ラインは右側の垂直ＣＣＤに読出されるの
で、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素はＢレジスタに転送され、
Ｐ２，Ｐ４の画素はＡレジスタに転送される。
読出されるので、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素はＡレジスタ
に転送され、Ｐ２，Ｐ４の画素はＢレジスタに転送され
る。ｎ＋１ラインは右側の垂直ＣＣＤに読出されるの
で、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の画素はＢレジスタに転送され、
Ｐ２，Ｐ４の画素はＡレジスタに転送される。
【００３５】従って、第１の実施例と同様に１行分の画
素信号のうち、奇数番目と偶数番目の画素信号を異なる
レジスタに転送することができ、さらにライン毎にレジ
スタを入れ替えることができ、第１の実施例と同様の効
果が得られる。
素信号のうち、奇数番目と偶数番目の画素信号を異なる
レジスタに転送することができ、さらにライン毎にレジ
スタを入れ替えることができ、第１の実施例と同様の効
果が得られる。
【００３６】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では１ＨＤＬを使用して説明
したが、１ＨＤＬを用いなくても、同期性ノイズは各ラ
インで逆相関係にあるので、再生画像上では市松状に見
え分かりにくくなる効果を生じる。従って、１ＨＤＬを
省略することも可能である。
れるものではない。実施例では１ＨＤＬを使用して説明
したが、１ＨＤＬを用いなくても、同期性ノイズは各ラ
インで逆相関係にあるので、再生画像上では市松状に見
え分かりにくくなる効果を生じる。従って、１ＨＤＬを
省略することも可能である。
【００３７】また、実施例では２つの水平ＣＣＤのうち
一方を半クロック分ＣＣＤ内で遅延しているが、同相で
出力して外部で一方を半クロック分遅延しても同様の効
果が得られる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
一方を半クロック分ＣＣＤ内で遅延しているが、同相で
出力して外部で一方を半クロック分遅延しても同様の効
果が得られる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、２
線水平ＣＣＤの画素信号の転送をｎライン目では奇数画
素を第１の水平ＣＣＤへ、偶数画素を第２の水平ＣＣＤ
へ行い、ｎ＋１ライン目では奇数画素を第２の水平ＣＣ
Ｄへ、偶数画素を第１の水平ＣＣＤへ行うことで、クロ
ックノイズ（同期性ノイズ）がライン毎に反転するよう
にして、信号は同相で出力する。さらに、得られた信号
出力を１Ｈ（１水平走査期間）遅延線を用いて、クロッ
クノイズを除去するようにしている。従って、２線水平
ＣＣＤ構成で同期性ノイズを抑圧するために使用してい
たＬＰＦによる解像度低下を防ぐことが可能となり、高
解像度で高感度の固体撮像装置を実現することが可能と
なる。
線水平ＣＣＤの画素信号の転送をｎライン目では奇数画
素を第１の水平ＣＣＤへ、偶数画素を第２の水平ＣＣＤ
へ行い、ｎ＋１ライン目では奇数画素を第２の水平ＣＣ
Ｄへ、偶数画素を第１の水平ＣＣＤへ行うことで、クロ
ックノイズ（同期性ノイズ）がライン毎に反転するよう
にして、信号は同相で出力する。さらに、得られた信号
出力を１Ｈ（１水平走査期間）遅延線を用いて、クロッ
クノイズを除去するようにしている。従って、２線水平
ＣＣＤ構成で同期性ノイズを抑圧するために使用してい
たＬＰＦによる解像度低下を防ぐことが可能となり、高
解像度で高感度の固体撮像装置を実現することが可能と
なる。
【図１】第１の実施例に係わる固体撮像装置を示す概略
構成図。
構成図。
【図２】第１の実施例における画素信号分離動作を説明
するための図。
するための図。
【図３】第１の実施例における具体的動作波形図。
【図４】第１の実施例における信号成分とノイズの周波
数関係を示す図。
数関係を示す図。
【図５】第２の実施例の要部構成と動作を説明するため
の図。
の図。
【図６】第３の実施例に係わる固体撮像装置を示す概略
構成図。
構成図。
【図７】第４の実施例に係わる固体撮像装置を示す概略
構成図。
構成図。
【図８】従来の固体撮像装置を示す概略構成図。
【図９】従来装置におけるノイズと信号成分の関係を示
す図。
す図。
【図１０】従来装置のおける動作波形図。
ＰＤ…光電変換部 ＶＣＣＤ…垂直ＣＣＤ（垂直転送部） ＨＣＣＤ…水平ＣＣＤ（水平転送部） ＢＧ…ボトムゲート ＨＧ…水平分離ゲート ＨＰ…レジスタ ＲＤ…リセットドレイン ＲＳ…リセット電極 １０…タイミングパルス発生回路 １１〜１５…ドライバ １６，１９，５１，５５…加算回路 １７…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １８…アナログ遅延回路（１ＨＤＬ） ５２…Ａ／Ｄコンバータ ５３…デジタル遅延回路（１ＨＤＬ） ５４…Ｄ／Ａコンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 浩 東京都渋谷区神南２丁目２番１号 日本 放送協会内 (72)発明者 阿部 正英 東京都渋谷区神南２丁目２番１号 日本 放送協会内 (72)発明者 遠藤 幸雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松長 誠之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 真鍋 宗平 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 原田 望 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335
Claims (2)
- 【請求項１】２次元配列された信号電荷蓄積部と、 これらの信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を垂直方
向に転送して読出す複数列の垂直転送部と、 これらの垂直転送部から読出された信号電荷を水平方向
に転送して読出す２行の水平転送部と、 前記垂直転送部から得られる１行分の画素信号のうち、
奇数番目の垂直転送部の画素信号を前記水平転送部の一
方に入力し、偶数番目の垂直転送部の画素信号を前記水
平転送部の他方に入力し、かつ行が変わる毎に奇数番目
及び偶数番目の画素信号を入力する水平転送部を切換え
る手段と、 前記水平転送部から読出された信号電荷を加算して１ラ
イン分の画像信号を得る手段、 を具備してなることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】２次元配列された信号電荷蓄積部と、 これらの信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を垂直方
向に転送して読出す複数列の垂直転送部と、 これらの垂直転送部から読出された信号電荷を水平方向
に転送して読出す２行の水平転送部と、 前記垂直転送部から得られる１行分の画素信号のうち、
奇数番目の垂直転送部の画素信号を前記水平転送部の一
方に入力し、偶数番目の垂直転送部の画素信号を前記水
平転送部の他方に入力し、かつ行が変わる毎に奇数番目
及び偶数番目の画素信号を入力する水平転送部を切換え
る手段と、 前記水平転送部から読出された信号電荷を加算して１ラ
イン分の画像信号を得る手段と、 １ライン分の画像信号を１ライン時間遅延させる手段
と、 前記遅延された１ライン分の信号と遅延されない次の１
ライン分の信号とを加算して出力信号を得る手段、 を具備してなることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069680A JP2983406B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069680A JP2983406B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06284348A JPH06284348A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2983406B2 true JP2983406B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=13409823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5069680A Expired - Lifetime JP2983406B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983406B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3877695B2 (ja) * | 2003-04-03 | 2007-02-07 | 松下電器産業株式会社 | カラー固体撮像装置 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP5069680A patent/JP2983406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06284348A (ja) | 1994-10-07 |
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Legal Events
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