JP3029369B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Description
る固体撮像装置に関し、特にCCD撮像素子を高速に駆
動する高速度撮像装置や高解像度撮像装置に関する。
電荷に変換して蓄積する光電変換部と、該光電変換部か
ら転送されてきた信号電荷を転送する信号電荷転送部
と、該信号電荷転送部から転送されてきた信号電荷を電
圧信号に変換して出力する信号電荷検出部とを有してお
り、信号電荷検出部においては、信号電荷転送部から転
送されてきた信号電荷を電荷検出容量に蓄積し、該電荷
検出容量に蓄積された信号電荷を電圧信号に変換して検
出している。そして、信号電荷検出部においては、電荷
検出容量とリセット電圧電源との間にFETスイッチが
接続されており、電荷検出容量に蓄積された信号電荷を
電圧信号として検出した後、FETスイッチをONして
電荷蓄積容量に蓄積された信号電荷を放電する。このよ
うにして1画素毎の信号電荷が検出される。
は、FETスイッチの熱雑音電流が電荷検出容量に流入
するため、増幅された出力信号には入射光に比例した信
号成分の他にFETスイッチの熱雑音に起因したリセッ
トノイズ成分が現われる。
めにCDS法やDDS法などが用いられてきた。これら
の方法の基本原理は、信号電荷検出部の電荷検出容量に
接続されたFETスイッチをONして電荷検出容量に蓄
積された信号電荷をリセットした後に、FETスイッチ
をOFFにして電荷検出容量と並列に接続された抵抗成
分を高抵抗値とすることによりリセットノイズ電力を低
域周波数に集中させ、このフローティング状態の出力電
圧を、後に電荷検出容量に転送された信号電荷が変換さ
れてなる電圧信号から引くことにより低域周波数に存在
するリセットノイズ成分を除去するものである。
S法又はDDS法においては、CCD撮像素子からの出
力信号の一画素期間内に、電荷検出容量に蓄積された信
号電荷のリセット期間、フローティング状態のフィード
スルー期間及び信号出力期間の3つの期間を必要とす
る。
高画素又は高速度のカメラなどのように高速度でCCD
撮像素子を駆動する固体撮像撮像装置に用いる場合に
は、1画素期間が短くなるため、前記の3つの期間を完
全に分離するのが難しくなる。特にフィードスルー期間
は信号電荷を放電するリセットパルスと次の信号電荷を
転送する転送パルスとの間の時間によって定まるので、
1画素期間が短くなると、パルス幅やタイミングの変動
により、安定したフィードスルー期間を得ることは難し
い。
出力期間を得るためには、信号電荷を検出した後のバッ
ファアンプの帯域としては映像信号帯域の数倍が必要で
あるとされるため、設計が困難である。
は、フィールドスルー期間又は信号出力期間の出力信号
を何等かの形でサンプルホールドしなければならない。
しかしながら、これらの期間が短くなると、サンプルホ
ールドの精度が著しく劣化し、CDS法又はDDS法の
ノイズ成分抑圧効果が低減する。
イズ成分がサンプルホールド回路により帯域内にはね返
るので、新たにバッファアンプのノイズも問題となる。
リセット動作をなくすことにより、CCD撮像素子の高
速駆動時におけるランダムノイズを抑制することを目的
とする。
め、本発明は、電荷検出容量と直列に接続されるFET
スイッチに代えて放電用抵抗を接続し、電荷検出用量と
放電用抵抗とからなるCR直列回路に電荷検出容量の信
号電荷を放電するためのスイッチ機能を持たせるもので
ある。
は、入射光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部
と、該光電変換部から転送されてきた信号電荷を転送す
る信号電荷転送部と、該信号電荷転送部から転送されて
きた信号電荷を電圧信号に変換して出力する信号電荷検
出部とを有するCCD撮像素子を備えた固体撮像装置を
対象とし、前記信号電荷検出部に設けられ前記信号電荷
転送部から転送されてきた信号電荷を蓄積する電荷検出
容量と、前記電荷検出容量と直列に接続され前記電荷検
出容量に蓄積された信号電荷を放電するための放電用抵
抗とを備えている構成とするものである。
記信号電荷検出部から出力された出力信号を1画素期間
遅延させると共にそのゲインを調節して遅延信号として
出力する遅延回路と、前記信号電荷検出部から出力され
た出力信号と前記遅延回路から出力された遅延信号との
差を映像信号として出力する映像信号作成手段とを付加
するものである。
記信号電荷検出部から出力された出力信号の低域信号を
除去するハイパスフィルタ特性を持つ回路を備え、前記
電荷検出容量の容量値及び前記放電用抵抗の抵抗値は、
前記放電用抵抗の熱雑音に起因するランダムノイズの電
力を低周波数帯域に集中させるように設定されていると
いう構成を付加するものである。
回路は、請求項3に記載の出力信号処理回路に設けられ
ているという構成を付加するものである。
に、前記放電用抵抗は高抵抗多結晶シリコンにより形成
されているという構成を付加するものである。
荷は、電荷検出容量と放電用抵抗とからなるCR直列回
路のスイッチ機能により放電されるので、従来、電荷検
出容量と直列に接続されていたFETスイッチは不要に
なる。
電用抵抗とからなるCR直列回路の時定数が水平方向の
CCD駆動周波数の周期よりも長く、電荷検出容量に信
号電荷が蓄積されているときに次の信号電荷が転送され
てくる場合でも、映像信号作成手段から出力される映像
信号においては、電荷検出容量に既に蓄積されている信
号電荷の成分は除去されている。
音に起因するランダムノイズの電力は低周波数帯域に集
中する一方、出力信号処理回路はハイパスフィルタ特性
を有するので、信号電荷検出部におけるランダムノイズ
は抑制される。
3に記載の出力信号処理回路に設けられているため回路
構成がシンプルになる。
に実現することができる。
する。
素子の構成図であり、CCD撮像素子は、受光部及び垂
直転送部1と水平転送部2とを備えている。前記受光部
は入射光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部であ
り、垂直転送部は前記光電変換部から転送されてきた信
号電荷を垂直方向に転送する。水平転送部2は垂直転送
部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する。
そして前記垂直転送部と水平転送部2とによって信号電
荷転送部が構成されている。
てきた信号電荷は、最終段ゲートを介して信号電荷検出
部の電荷検出容量3に蓄積され、該電荷検出容量3に蓄
積された信号電荷は電圧信号に変換され、バッファアン
プ5を介して信号出力端子6から出力される。
リセット電圧電源としての直流バイアス+Vccとの間
には放電用抵抗4が接続されており、電荷検出容量3に
蓄積された信号電荷は放電用抵抗4を介して、電荷検出
用量3と放電用抵抗4とからなるCR直列回路の時定数
CRで放電される。放電用抵抗4の抵抗値は、検出信号
レベルが次段のバッファアンプ5の直線性を保てる範囲
においてできるだけ大きく設定されている。
波数の周期よりも長い場合には、電荷検出容量3に信号
電荷が残留している間にさらに次の信号電荷が電荷検出
容量3に転送されてくる。このため、CCD撮像素子の
出力信号は、図2に示すように前画素迄の信号成分の積
分値に当該画素信号が加わったものとなる。
ムノイズは、前記CR直列回路のローパスフィルタ特性
により帯域制限されたノイズスペクトラムとなる。つま
り、電荷検出容量3の容量値及び放電用抵抗4の抵抗値
を適当な値に設定することにより、前記のランダムノイ
ズの電力を低周波数域に集中させることができる。
部に設けられた信号処理回路を示しており、該信号処理
回路は、CCD撮像素子7からの出力信号を1画素期間
遅延させて遅延信号として出力する遅延回路としての信
号遅延線8、遅延信号のゲインを調整するゲイン調整用
アンプ9及びCCD撮像素子7から出力された出力信号
から前記遅延信号を減算する差動アンプ10から構成さ
れる。
すように、当該画素信号と前画素までの信号とが加算さ
れたものとなっている。従って、前画素までの信号は、
信号遅延線8によって1画素期間遅延させられた後、ゲ
イン調整用アンプ9によりゲイン調整されて差動アンプ
10に入力される。差動アンプ10は、CCD撮像素子
7から出力された本線出力信号からゲイン調整用アンプ
9から出力された遅延信号を減算して、当該画素信号成
分のみを出力する。
減算する信号処理は、図4に示すように、ハイパスフィ
ルタ特性を有するので、前述したように低周波数域に集
中したランダムノイズの成分は抑圧される。このノイズ
抑圧効果は水平CCDの駆動周波数が高いほど大きく、
高速駆動時にも簡単な回路により高いS/N比を有する
映像信号を得ることができる。
検出部の構造を示しており、同図に示すように、水平転
送部2から転送されてきた信号電荷を蓄積する電荷検出
容量3とバッファアンプ5とは金属配線11により接続
され、金属配線11と電荷検出容量3とはコンタクト1
5により電気的に接続され、電荷検出容量3又はリセッ
ト電圧電源部17と放電用抵抗4とはコンタクト16に
より電気的に接続されている。尚、放電用抵抗4は高抵
抗多結晶シリコンにより形成されている。
ると、従来、電荷検出容量と直列に接続されていたFE
Tスイッチが不要になり、FETスイッチの熱雑音電流
が電荷検出容量に流入することに起因するリセットノイ
ズが発生しないため、リセットノイズを抑制するための
サンプルホールド回路が不要になるので、CCD撮像素
子の高速駆動におけるランダムノイズを確実に低減する
ことができる。
と、電荷検出容量と放電用抵抗とからなるCR直列回路
の時定数が水平方向のCCD駆動周波数の周期よりも長
くても、映像信号作成手段から出力される映像信号にお
いては電荷検出容量に既に蓄積されている前画素までの
信号成分は除去されているので、当該画素の信号成分の
みを正確に出力することができる。
と、放電用抵抗の熱雑音に起因するランダムノイズの電
力は低周波数帯域に集中する一方、出力信号処理回路は
ハイパスフィルタ特性を有するため、信号電荷検出部に
おけるランダムノイズは抑制されるので、CCDの高速
駆動時においてもS/N比の高い映像信号を得ることが
できる。
と、遅延回路は出力信号処理回路に設けられているた
め、簡単な回路構成により、CCDの高速駆動時におい
てもS/N比の高い映像信号を得ることができる。
と、放電用抵抗を高抵抗多結晶シリコンにより形成した
ため放電用抵抗を簡易に実現することができる。
CCD撮像素子の構成を示す図である。
力信号の成分を説明する図である。
部に設けられた信号処理回路の図である。
ズ抑圧の原理を説明する図である。
示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 入射光を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換部と、該光電変換部から転送されてきた信号電荷
を転送する信号電荷転送部と、該信号電荷転送部から転
送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して出力する信
号電荷検出部とを有するCCD撮像素子を備えた固体撮
像装置であって、前記信号電荷検出部に設けられ前記信
号電荷転送部から転送されてきた信号電荷を蓄積する電
荷検出容量と、前記電荷検出容量と直列に接続され該電
荷検出容量に蓄積された信号電荷を放電するための放電
用抵抗とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記信号電荷検出部から出力された出力
信号を1画素期間遅延させると共にそのゲインを調節し
て遅延信号として出力する遅延回路と、前記信号電荷検
出部から出力された出力信号と前記遅延回路から出力さ
れた遅延信号との差を映像信号として出力する映像信号
作成手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項
1に記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記信号電荷検出部から出力された出力
信号の低域信号を除去するハイパスフィルタ回路を備
え、前記電荷検出容量の容量値及び前記放電用抵抗の抵
抗値は、前記放電用抵抗の熱雑音に起因するランダムノ
イズの電力を低周波数帯域に集中させるように設定され
ていることを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮
像装置。 - 【請求項4】 前記遅延回路は、請求項3に記載のハイ
パスフィルタ回路に設けられていることを特徴とする請
求項2に記載の固体撮像装置。 - 【請求項5】 前記放電用抵抗は高抵抗多結晶シリコン
により形成されていることを特徴とする請求項1〜4の
いずれか1項に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5327433A JP3029369B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5327433A JP3029369B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07184126A JPH07184126A (ja) | 1995-07-21 |
JP3029369B2 true JP3029369B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=18199118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5327433A Expired - Lifetime JP3029369B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3029369B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100479737B1 (ko) * | 2000-10-04 | 2005-03-30 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 다수번의 읽기 동작이 가능한 컬러 이미지 센서의커패시티브 저장 장치 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327433A patent/JP3029369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07184126A (ja) | 1995-07-21 |
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