JPH0832878A

JPH0832878A - 読出回路

Info

Publication number: JPH0832878A
Application number: JP6165107A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kokubo; 有二小久保
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JP3433518B2

Abstract

(57)【要約】【目的】固体撮像素子からの読出信号の雑音を除去す
ることができると共に、小型化することができる読出回
路の提供。【構成】Ｓ／Ｈ部２，４，６，８は、それぞれタイミ
ングジェネレータ１２から供給されるサンプルホールド
パルスＳＨ１〜ＳＨ４に基づいてＣＣＤ１からの読出信
号を保持し、Ｓ／Ｈ部３，７は、それぞれサンプルホー
ルドパルスＳＨ２，ＳＨ４に基づいてＳ／Ｈ部２，６の
出力を保持し、差動増幅器５は、Ｓ／Ｈ部３，４の出力
の差を求め、差動増幅器９は、Ｓ／Ｈ部７，８の出力の
差を求め、加算器１１は、差動増幅器５，９の出力を加
算して出力端子１０に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、読出回路に関し、例え
ば電荷結合素子等からなる固体撮像素子から読出信号を
読み出し、読出信号に重畳されているリセットノイズ等
の雑音を低減させて出力する読出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被写体からの光を撮像する撮
像素子として電荷結合素子を用いて構成した固体撮像素
子（以下、ＣＣＤイメージセンサという）を用いた撮像
装置が知られており、小型で軽量であるために広く使用
されている。ところで、上記ＣＣＤイメージセンサを用
いた撮像装置では、ＣＣＤイメージセンサから読み出さ
れる読出信号にリセットノイズ等の雑音を含むためこれ
らの雑音を除去することが必要となる。

【０００３】具体的には、上記ＣＣＤイメージセンサ
は、各画素からの撮像光に応じた電荷を読出信号として
出力する出力部に、転送レジスタから供給される電荷を
増幅するいわゆる浮遊拡散アンプ（以下、ＦＤアンプ：
Floating Diffusion Amplifierという）と、浮遊拡散ア
ンプの出力を増幅する出力アンプと、外部から供給され
るリセットゲートパルスに基づいてＦＤアンプをリセッ
トするリセットゲート等を備えている。

【０００４】そして、ＣＣＤイメージセンサから撮像光
に応じた読出信号を出力するときは、まず、リセットゲ
ートが、外部から供給されるリセットゲートパルスに基
づいてリセット電圧をスイッチングしてＦＤアンプに供
給し、ＦＤアンプを一定電位に充電してリセットする。
このとき、出力アンプには、ＦＤアンプからのリセット
電圧が供給され、出力アンプはリセットゲートパルスに
応じた電位（以下、ゲートリセットレベルという）を出
力する。

【０００５】リセット電圧の供給が終了すると、ＦＤア
ンプは一定電位に充電される。このとき、出力アンプに
は、この一定電位が供給され、出力アンプは、この一定
電位に応じた電位（以下、フィードスルーレベルとい
う）を出力する。さらに、ＦＤアンプには、転送レジス
タから撮像光に応じた各画素からの電荷が供給される。
ＦＤアンプは、転送レジスタから供給される電荷を増幅
して出力アンプに供給し、出力アンプは、撮像光に応じ
た電荷による電位を増幅して信号レベルを出力する。

【０００６】しかしながら、このＦＤアンプは、リセッ
トゲートがオフするときの雑音等によって、リセット毎
に異なる電圧に充電される。すなわち、この電圧がリセ
ットノイズとして、上記フィードスルーレベルと信号レ
ベルとに重畳される。このため、ＣＣＤイメージセンサ
からの読出信号を読み出す読出回路には、読出信号に重
畳されているリセットノイズを低減させるために、いわ
ゆる相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳ：Correl
ated Double Samplingという）が用いられている。

【０００７】具体的には、このＣＤＳは、例えば図３に
示すように、ＣＣＤイメージセンサから入力端子２０に
供給される読出信号を保持、すなわちサンプルホールド
する第１のサンプルホールド部２１と、第１のサンプル
ホールド部２１の出力をサンプルホールドする第２のサ
ンプルホールド部２２と、読出信号をサンプルホールド
する第３のサンプルホールド部２３と、第２のサンプル
ホールド部２２と第３のサンプルホールド部２３の出力
の差を求めて出力端子２４に出力する差動アンプ２５を
備えている。

【０００８】そして、第１のサンプルホールド部２１
は、タイミング信号ＳＨＰに基づいてＣＣＤイメージセ
ンサからの読出信号のフィードスルーレベルを保持し、
第２及び第３のサンプルホールド部２２，２３は、タイ
ミング信号ＳＨＤに基づいてそれぞれ第１のサンプルホ
ールド部２１の出力と読出信号の信号レベルを保持し、
差動アンプ２５は、第２及び第３のサンプルホールド部
２２，２３の出力の差を求めて出力端子２４に出力す
る。

【０００９】これにより、このＣＤＳは、読出信号のフ
ィードスルーレベルと信号レベルの差を取り出して、供
給された読出信号に重畳されているリセットノイズ等を
除去するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のＣＣＤイメージ
センサの出力部に備えられている出力アンプは、例えば
ＭＯＳ型の電解効果型トランジスタ（以下、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴという）等からなり、このＭＯＳ−ＦＥＴでは、低
周波数領域で顕著ないわゆる１／ｆ雑音と全周波数領域
に亘ってレベルが一定の白色雑音が発生し、これらの雑
音が読出信号に重畳される。

【００１１】このため、ＣＣＤイメージセンサからの読
出信号には、上述のリセットノイズの他に、１／ｆ雑音
及び白色雑音が重畳されている。これらの雑音の内、リ
セットノイズは、上述のようにＣＤＳで除去され、１／
ｆ雑音は、ＣＤＳの伝達特性が低周波数領域で減衰して
いるために低減される。また、ＣＣＤイメージセンサか
らの読出信号は、上述のように各画素毎にフィードスル
ーレベルと信号レベルの差としてサンプリングされる。
このため、このサンプリングのサンプリング周波数をｆ
_S とすると、例えば上述の白色雑音等の内、ナイキスト
周波数ｆ_S ／２より高い周波数の成分は、ナイキスト周
波数ｆ_S／２以下の周波数に折り返され、この折り返さ
れた成分が折り返し雑音として各画素からの信号に重畳
される。この折り返し雑音は、その周波数が低いため
に、再生される画像中で際立ち、画質劣化の原因となっ
ている。

【００１２】ところで、ＣＣＤイメージセンサからの読
出信号に重畳されている雑音を低減させる回路として
は、上述のＣＤＳの他に、ディレイラインを用いた遅延
差雑音除去回路（以下、ＤＤＳ：Delayed and Differen
tial noise Suppressionという）が知られている。この
ＤＤＳは、例えば図４に示すように、ＣＣＤイメージセ
ンサから入力端子３０に供給される読出信号を遅延させ
るディレイライン３１と、このディレイライン３１の出
力と入力端子３０からの読出信号の差を求める差動増幅
器３２と、ゲートパルスに基づいて差動増幅器３２の出
力を出力端子３３に供給するゲート回路３３とを備えて
いる。

【００１３】このＤＤＳでは、ディレイライン３１によ
りＣＣＤイメージセンサからの読出信号を遅延させ、こ
の遅延させた読出信号のフィードスルーレベル（あるい
は信号レベル）と遅延させていない読出信号の信号レベ
ル（あるいはフィードスルーレベル）が一致するように
ディレイライン３１の遅延時間を設定し、差動増幅器３
２によりディレイライン３１からの遅延させた読出信号
と入力端子３０からの遅延させていない読出信号との差
を求めるようになっている。

【００１４】また、このＤＤＳでは、ゲート回路３４に
より差動増幅器３２の出力をスイッチングして、遅延さ
せた読出信号のフィードスルーレベル（あるいは信号レ
ベル）が出力されるタイミングで差動増幅器３２の出力
を読出信号として出力端子３３に出力するようになって
いる。これにより、このＤＤＳは、フィードスルーレベ
ルと信号レベルとの差を求めて出力すると共に、上述の
リセットノイズを除去するようになっている。また、こ
のＤＤＳでは、ゲート回路３４により、必要な信号電圧
すなわちフィードスルーレベルと信号レベルとの差のみ
を出力しているため、読出信号の帯域内に折り返される
雑音のレベルが極めて小さくなる。

【００１５】また、このＤＤＳを改良した回路として積
分形遅延差雑音除去回路（以下、ＩＤＤＳ：Integral D
elayed and Differential noise Suppression という）
が知られている。このＩＤＤＳでは、上述のＤＤＳと同
様に、ディレイラインと差動増幅器を用いて遅延させた
読出信号のフィードスルーレベルと遅延させていない読
出信号の信号レベルとの差を求めるようになっている。
そして、このＩＤＤＳでは、求めたフィードスルーレベ
ルと信号レベルとの差を、例えばＣＲ積分回路等の積分
回路により積分し、この積分回路の出力をサンプルホー
ルド回路等により保持して出力するようになっている。

【００１６】このＩＤＤＳでは、フィードスルーレベル
と信号レベルとの差を積分することによって高周波数領
域での応答を減衰させ、高周波数領域の雑音の折り返し
を抑制するようになっている。しかしながら、上記ＤＤ
Ｓ及びＩＤＤＳはディレイラインを必要とし、精度が高
く（温度等の）環境の変化の影響を受けないディレイラ
インは高価であるため回路のコストが高いものとなり、
また、ディレイラインが大型であるため、小型化が難し
く、集積回路として構成することができなかった。

【００１７】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、固体撮像素子からの読出信号に重畳
されているリセットノイズと１／ｆ雑音を低減させるこ
とができると共に、回路の小型化を行なうことができ、
集積回路として構成することができる読出回路を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、読出信号に重畳
される折り返し雑音を低減させることができる読出回路
を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る読出回路
は、読出信号を出力する出力部としてリセットゲートを
有する増幅手段を備え、読出信号として、増幅手段がリ
セットゲートを介してリセットされるリセット期間にリ
セットレベルを出力し、基準期間にリセット後の増幅手
段の出力である基準レベルを出力し、信号期間に基準レ
ベルを基準とした値とされた信号レベルを出力する固体
撮像素子からの読出信号を読み出す読出回路であって、
リセット期間に読出信号を保持する第１の保持手段と、
リセット期間に読出信号を保持する第２の保持手段と、
第１の保持手段の出力と上記第２の保持手段の出力との
差を求める第１の減算手段と、基準期間に読出信号を保
持する第３の保持手段と、信号期間に読出信号を保持す
る第４の保持手段と、第３の保持手段の出力と第４の保
持手段の出力との差を求める第２の減算手段と、第１の
減算手段の出力と第２の減算手段の出力との和を求める
加算手段と、第１から第４の保持手段に読出信号の保持
を指示する指示信号を供給する制御手段とを備えること
を特徴として上述の課題を解決する。

【００１９】また、本発明に係る読出回路は、制御手段
からの第１の保持手段に読出信号の保持を指示する指示
信号と第３の保持手段に読出信号の保持を指示する指示
信号との位相が反転した関係にあり、制御手段からの第
２の保持手段に読出信号の保持を指示する指示信号と第
４の保持手段に読出信号の保持を指示する指示信号との
位相が反転した関係にあることを特徴として上述の課題
を解決する。

【００２０】

【作用】本発明に係る読出回路では、固体撮像素子は、
読出信号として、リセット期間にリセットレベルを出力
し、基準期間にリセット後の増幅手段の出力である基準
レベルを出力し、信号期間に基準レベルを基準とした値
とされた信号レベルを出力する。

【００２１】制御手段は、第１から第４の保持手段に読
出信号の保持を指示する。第１の保持手段と第２の保持
手段は制御手段からの指示信号に基づいて、リセット期
間に読出信号を保持し、第１の減算手段は第１の保持手
段の出力と第２の保持手段の出力との差を求める。すな
わち、第１及び第２の保持手段は、読出信号のリセット
レベルを保持する。

【００２２】第３の保持手段は制御手段からの指示信号
に基づいて基準期間に読出信号を保持し、第４の保持手
段は制御手段からの指示信号に基づいて信号期間に読出
信号を保持し、第２の減算手段は第３の保持手段の出力
と第４の保持手段の出力との差を求める。加算手段は第
１の減算手段の出力と第２の減算手段の出力との和を求
める。すなわち、第３の保持手段は読出信号の基準レベ
ルを保持し、第４の保持手段は読出信号の信号レベルを
保持し、第２の減算手段は基準レベルと信号レベルの差
を求め、加算手段は第１の減算手段の出力と第２の減算
手段の出力との和を求める。

【００２３】ここで、リセットノイズ等により、固体撮
像素子からの読出信号の基準レベルと信号レベルとに直
流成分が重畳されても、この読出回路では、基準レベル
と信号レベルとの差を求めて出力しているために一定の
出力が得られる。また、この読出回路では、読出信号を
第１から第４の保持手段によって保持しているため、低
周波数領域でのゲインが低下している。これにより、読
出信号に重畳されているいわゆる１／ｆ雑音が低減され
る。

【００２４】ところで、読出信号には、固体撮像素子内
部で発生するいわゆる白色雑音が重畳されている。この
白色雑音は、第１から第４の保持手段で保持、すなわち
保持信号の周波数をサンプリング周波数ｆ_S としてサン
プリングされる際に、ナイキスト周波数（＝ｆ_S ／２）
以上の成分が低周波数側に折り返され、いわゆる折り返
し雑音が発生する。

【００２５】本発明に係る読出回路では、第１の保持手
段に読出信号の保持を指示する指示信号と、制御手段が
第３の保持手段に読出信号の保持を指示する指示信号と
の位相が反転した関係にあるため、第１及び第３の保持
手段で保持される読出信号に重畳される折り返し雑音の
和が０となる。また、この読出回路では、第２の保持手
段に読出信号の保持を指示する指示信号と、制御手段が
第４の保持手段に読出信号の保持を指示する指示信号と
の位相が反転した関係にあるため、第２及び第４の保持
手段で保持される読出信号に重畳される折り返し雑音の
和が０となる。

【００２６】これにより、この読出回路では、固体撮像
素子からの読出信号に重畳される折り返し雑音が除去さ
れる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明に係る読出回路の好適な実施例
を図面を参照しながら詳細に説明する。この実施例は、
電荷結合素子を用いて構成した固体撮像素子（以下、Ｃ
ＣＤイメージセンサという）からの読出信号を読み出す
読出回路に本発明を適用したものである。

【００２８】この読出回路は、例えば図１に示すよう
に、ＣＣＤイメージセンサ１からの読出信号を保持する
サンプルホールド部（以下、Ｓ／Ｈ部という）２と、Ｓ
／Ｈ部２の出力を保持するＳ／Ｈ部３と、読出信号を保
持するＳ／Ｈ部４と、Ｓ／Ｈ部３の出力とＳ／Ｈ部４の
出力との差を求める第１の差動増幅器５とを備える。ま
た、この読出回路は、読出信号を保持するＳ／Ｈ部６
と、Ｓ／Ｈ部６の出力を保持するＳ／Ｈ部７と、読出信
号を保持するＳ／Ｈ部８と、Ｓ／Ｈ部７の出力とＳ／Ｈ
部８の出力との差を求める第２の差動増幅器９と、第１
の差動増幅器５の出力と第２の差動増幅器９の出力とを
加算して出力端子１０から出力する加算器１１と、上記
Ｓ／Ｈ部２〜４，６〜８に、信号の保持を指示する指示
信号を供給するタイミングジェネレータ１２とを備え
る。

【００２９】上記ＣＣＤイメージセンサ１は、例えばタ
イミングジェネレータ１２から供給される読出パルスに
応じて、撮像光に応じた電荷を転送レジスタにより転送
して読み出すようになっている。また、上記ＣＣＤイメ
ージセンサ１は、転送レジスタからの電荷を読出信号と
して出力する出力部に、例えば転送レジスタからの電荷
を増幅するいわゆる浮遊拡散アンプ（以下、ＦＤアン
プ：Floating Diffusion Amplifierという）と、浮遊拡
散アンプの出力を増幅して読出信号として外部に出力す
る出力アンプと、タイミングジェネレータ１２から供給
されるリセットゲートパルスに基づいてＦＤアンプをリ
セットするリセットゲート等を備えている。

【００３０】上記ＦＤアンプは、一端が電気的に浮遊状
態となっている浮遊容量からなり、リセットゲートから
のリセット電圧により、読み出し毎にリセットされて一
定の電位に充電された後に、ＦＤアンプに転送レジスタ
からの電荷が供給されるようになっている。すなわち、
このような構造のＣＣＤイメージセンサ１からの電荷の
読出は、以下のように行なわれる。まず、リセットゲー
トは、上記ＦＤアンプがリセットゲートを介してリセッ
トされるリセット期間に、タイミングジェネレータ１２
からのリセットゲートパルスに基づいてリセット電圧を
スイッチングしてＦＤアンプに供給し、ＦＤアンプをリ
セットする。このとき、出力アンプには、ＦＤアンプか
らのリセット電圧が供給され、出力アンプは、例えば図
２（ａ）に示すように、リセット電圧に対応する電位
（以下、ゲートリセットレベルという）Ａ１を出力す
る。

【００３１】リセットゲートからのリセット電圧の供給
が終了すると、ＦＤアンプは一定の電位に充電される。
そして、ＦＤアンプは、基準レベルを出力する基準期間
に、この一定の電位を基準レベルとして出力アンプに供
給し、出力アンプはこの基準レベルに対応する電位（以
下、フィードスルーレベルという）Ｂ１を出力する。つ
ぎに、転送レジスタは、タイミングジェネレータ１２か
らの読出パルスに応じて撮像光に応じたある画素の電荷
をＦＤアンプに供給する。そして、ＦＤアンプは、フィ
ードスルーレベルを基準とした値とされた信号を出力す
る信号期間に、転送レジスタから供給された電荷に応じ
た電位を出力アンプに供給し、出力アンプはＦＤアンプ
からの電位に応じた電位（以下、信号レベルという）Ｃ
１を出力する。さらに、ＣＣＤイメージセンサ１は、上
述の動作を繰り返して次の画素の読出信号として、ゲー
トリセットレベルＡ２、フィードスルーレベルＢ２、信
号レベルＣ２を順次、出力する。

【００３２】かくして、ＣＣＤイメージセンサ１は、読
出信号として、リセット期間にゲートリセットレベルを
出力し、基準期間にフィードスルーレベルを出力し、信
号期間にフィードスルーレベルを基準とした値とされた
信号レベルとを出力する。ところで、このＦＤアンプ
は、上記リセットゲートがオフするときの雑音によっ
て、リセット毎に異なる電圧に充電される。この電圧が
リセットノイズとして、ＣＣＤイメージセンサ１からの
読出信号に重畳され、リセット毎にフィードスルーレベ
ルＢ１，Ｂ２・・・、信号レベルＣ１，Ｃ２・・・が変
動する。

【００３３】すなわち、リセットノイズがＣＣＤイメー
ジセンサ１からの読出信号に重畳されているため、上記
フィードスルーレベルＢｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）
は、Ｂｎ＝Ｖ_R ＋Ｖ_N （Ｖ_R ：リセット電圧、Ｖ_N ：リ
セットノイズの電圧）となり、信号レベルＣｎは、Ｃｎ
＝Ｖ_S ＋Ｖ_N （Ｖ_S ：読出信号の電圧）となる。このリ
セットノイズを除去するため、この読出回路では、ＣＣ
Ｄイメージセンサ１からの読出信号のフィードスルーレ
ベルと信号レベルとの差を求めるようになっている。具
体的には、上記Ｓ／Ｈ部６は、タイミングジェネレータ
１２からの指示により読出信号のフィードスルーレベル
を保持し、保持したフィードスルーレベルを上記Ｓ／Ｈ
部７を介して差動増幅器９に供給する。また、上記Ｓ／
Ｈ部８は、タイミングジェネレータ１２からの指示によ
り読出信号の信号レベルを保持し、保持した信号レベル
を差動増幅器９に供給する。そして、差動増幅器９はＳ
／Ｈ部７からのフィードスルーレベルとＳ／Ｈ部８から
の信号レベルとの差を求めて加算器１１に供給するよう
になっている。

【００３４】ここで、この読出回路の具体的な動作を説
明する。まず、タイミングジェネレータ１２は、図２
（ｆ）に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１に上記Ｆ
Ｄアンプのリセットと読出信号の出力を指示するリセッ
トゲートパルス（以下、ＲＧパルスという）を供給した
後、図２（ｂ）〜図２（ｅ）に示すように、サンプルホ
ールドパルスＳＨ１〜ＳＨ４を順次出力する。具体的に
は、タイミングジェネレータ１２は、ＲＧパルスと図２
（ｇ）に示すＲＧパルスの２倍の周波数を有するクロッ
クＣＬＫとに基づいてサンプルホールドパルスＳＨ１〜
ＳＨ４を発生する。

【００３５】ＣＣＤイメージセンサ１は、タイミングジ
ェネレータ１２からの読出パルスに基づいて撮像光に応
じた電荷を転送レジスタにより転送して読み出し、該読
み出した電荷をＦＤアンプ及び出力アンプにより増幅
し、読出信号としてＳ／Ｈ部２，４，６，８に供給す
る。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ１は、上述したよ
うにゲートリセットレベル、フィードスルーレベル、信
号レベルを順次出力してＳ／Ｈ部２，４，６，８に供給
する。

【００３６】ここで、タイミングジェネレータ１２は、
サンプルホールドパルス（以下、Ｓ／Ｈパルスという）
ＳＨ１，ＳＨ２を上記ゲートリセットレベルと同じタイ
ミングで出力し、Ｓ／ＨパルスＳＨ３を上記フィードス
ルーレベルと同じタイミングで出力し、Ｓ／ＨパルスＳ
Ｈ４を上記信号レベルと同じタイミングで出力するよう
になっている。

【００３７】第１のＳ／Ｈ部２は、例えば図２（ｂ）に
示すタイミングジェネレータ１２からのＳ／ＨパルスＳ
Ｈ１に応じて読出信号を保持し、保持した読出信号をＳ
／Ｈ部３に供給する。Ｓ／ＨパルスＳＨ１は、ＣＣＤイ
メージセンサ１からゲートリセットレベルが出力される
タイミングで供給されるため、Ｓ／Ｈ部２は読出信号の
ゲートリセットレベルを保持する。

【００３８】第２のＳ／Ｈ部４は、例えば図２（ｃ）に
示すＳ／ＨパルスＳＨ２に応じて読出信号を保持し、保
持した読出信号を差動増幅器５に供給する。Ｓ／Ｈパル
スＳＨ２は、ＣＣＤイメージセンサ１からゲートリセッ
トレベルが出力されるタイミングで供給されるため、Ｓ
／Ｈ部４は読出信号のゲートリセットレベルを保持す
る。

【００３９】ところで、上述のＣＣＤイメージセンサ１
の出力部の出力アンプは、例えばＭＯＳ型の電解効果型
トランジスタ（以下、ＭＯＳ−ＦＥＴという）等からな
り、このＭＯＳ−ＦＥＴでは、低周波数領域で顕著ない
わゆる１／ｆ雑音と全周波数領域に亘ってレベルが一定
の白色雑音が発生し、これらの雑音が読出信号に重畳さ
れる。このため、ＣＣＤイメージセンサ１からの読出信
号には、上述のリセットノイズの他に、１／ｆ雑音及び
白色雑音が重畳されている。

【００４０】このため、上述のようにＳ／Ｈ部２，４に
おいてＣＣＤイメージセンサ１からの読出信号を保持す
なわちサンプリングした場合、このサンプリングの周波
数をｆ_S （すなわちリセットゲートパルスの周波数
ｆ_RG）とすると、白色雑音等のナイキスト周波数ｆ_S ／
２より高い周波数の成分は、ナイキスト周波数ｆ_S ／２
以下の周波数に折り返され、この折り返された成分が折
り返し雑音として読出信号に重畳される。この折り返し
雑音は、その周波数が低いために、再生される画像中で
際立ち、画質劣化の原因となっている。

【００４１】具体的には、上記Ｓ／Ｈ部２で保持される
ゲートリセットレベルの電圧Ｖ₁ は、Ｖ₁ ＝Ｖ_RG＋Ｖ_A1
（Ｖ_RG：リセットゲートのかぶり、Ｖ_A1：折り返し雑
音）となり、上記Ｓ／Ｈ部４で保持されるゲートリセッ
トレベルの電圧Ｖ₂ は、Ｖ₂ ＝Ｖ_RG＋Ｖ_A2（Ｖ_A2：折り
返し雑音）となっている。また、Ｓ／Ｈ部３は、Ｓ／Ｈ
パルスＳＨ２に応じて、上記Ｓ／Ｈ部２の出力を保持
し、保持した出力を差動増幅器５に供給する。

【００４２】上記差動増幅器５は、Ｓ／Ｈ部３の出力
と、Ｓ／Ｈ部４の出力の差を求めて加算器１１に供給す
る。このとき、差動増幅器５から加算器１１に供給され
る電圧Ｖ₁ −Ｖ₂ は、Ｖ₁ −Ｖ₂ ＝（Ｖ_RG＋Ｖ_A1）−
（Ｖ_RG＋Ｖ_A2）＝Ｖ_A1−Ｖ_A2となり、リセットゲートの
かぶりＶ_RGが除去され、折り返し雑音の成分のみとなっ
ている。

【００４３】一方、第３のＳ／Ｈ部６は、例えば図２
（ｄ）に示すＳ／ＨパルスＳＨ３に応じて読出信号を保
持し、保持した読出信号をＳ／Ｈ部７に供給する。Ｓ／
ＨパルスＳＨ３は、ＣＣＤイメージセンサ１からフィー
ドスルーレベルが出力されるタイミングで供給されるた
め、Ｓ／Ｈ部６は読出信号のフィードスルーレベルを保
持する。

【００４４】ここで、このＳ／Ｈ部６に供給されるＳ／
ＨパルスＳＨ３は、上記Ｓ／ＨパルスＳＨ１と位相が反
転した関係にあるため、Ｓ／Ｈ部６で保持される読出信
号中の折り返し雑音は上記Ｓ／Ｈ部２で保持される読出
信号中の折り返し雑音に対して位相が反転した状態とな
っている。すなわち、このＳ／Ｈ部６で保持されるフィ
ードスルーレベルの電圧Ｖ₃ は、Ｖ₃ ＝Ｖ_RST −Ｖ
_A1（Ｖ_RST ：リセット電圧、Ｖ_RST ＝Ｖ_R ＋Ｖ_N ）とな
る。

【００４５】第４のＳ／Ｈ部８は、例えば図２（ｅ）に
示すＳ／ＨパルスＳＨ４に応じて読出信号を保持し、保
持した読出信号を差動増幅器９に供給する。Ｓ／Ｈパル
スＳＨ４は、ＣＣＤイメージセンサ１から信号レベルが
出力されるタイミングで供給されるため、Ｓ／Ｈ部８は
読出信号の信号レベルを保持する。ここで、このＳ／Ｈ
部８に供給されるＳ／ＨパルスＳＨ４は、上記Ｓ／Ｈパ
ルスＳＨ２と位相が反転した関係にあるため、Ｓ／Ｈ部
８で保持される読出信号中の折り返し雑音は上記Ｓ／Ｈ
部４で保持される読出信号中の折り返し雑音に対して位
相が反転した状態となっている。すなわち、このＳ／Ｈ
部８で保持される信号レベルの電圧Ｖ₄ は、Ｖ₄ ＝Ｖ
_RST −Ｖ_A2＋Ｖ_S （Ｖ_S ：信号）となる。

【００４６】また、上記Ｓ／Ｈ部７は、Ｓ／ＨパルスＳ
Ｈ４に応じて、Ｓ／Ｈ部６の出力を保持する。すなわ
ち、Ｓ／Ｈ部３は、上記フィードスルーレベルの電圧Ｖ
₃ を保持し、保持した読出信号を差動増幅器９に供給す
る。差動増幅器９は、Ｓ／Ｈ部７の出力と、Ｓ／Ｈ部８
の出力の差を求めて加算器１１に供給する。このとき、
差動増幅器９から加算器１１に供給される電圧Ｖ₃−Ｖ₄
は、Ｖ₃ −Ｖ₄ ＝（Ｖ_RST −Ｖ_A1）−（Ｖ_RST −Ｖ_A2
＋Ｖ_S ）＝−Ｖ_A1＋Ｖ_A2−Ｖ_S となり、リセット電圧Ｖ
_RST が除去され、折り返し雑音の成分と読出信号の成分
のみとなっている。

【００４７】加算器１１は、差動増幅器５の出力と差動
増幅器９の出力を加算して出力端子１０に供給する。す
なわち、この加算器１１の出力電圧Ｖ_OUT は、次式で表
わされる。

【００４８】

【数１】

【００４９】すなわち、上式から明らかなように、ゲー
トリセットレベルの電圧Ｖ₁ 中の折り返し雑音とフィー
ドスルーレベルの電圧Ｖ₃ 中の折り返し雑音との位相が
反転した状態となっているためにこれらの和が０とな
り、ゲートリセットレベルの電圧Ｖ₂ 中の折り返し雑音
と信号レベルの電圧Ｖ₄ 中の折り返し雑音の位相が反転
した状態となっているためにこれらの和が０となって折
り返し雑音が除去される。

【００５０】これにより、この読出回路では、ＣＣＤイ
メージセンサ１からの読出信号に重畳されているリセッ
ト電圧（リセットノイズ）を除去すると共に、Ｓ／Ｈ部
で読出信号を保持する際に発生する折り返し雑音を除去
している。また、この読出回路では、上述のようにＳ／
ＨパルスＳＨ１〜ＳＨ４に基づいてＣＣＤイメージセン
サ１からの読出信号を保持しているため、低周波数領域
の伝達特性が低下している。このため、ＣＣＤイメージ
センサ１からの読出信号に重畳されているいわゆる１／
ｆ雑音が低減される。

【００５１】この結果、この読出回路では、ＣＣＤイメ
ージセンサ１からの読出信号に重畳されているリセット
ノイズ及び１／ｆ雑音を除去することができると共に、
折り返し雑音を除去することができる。また、この読出
回路は、回路を小型化する上で不利なディレイラインを
必要としないため、回路を小型化することができる。こ
のため、この読出回路は、集積回路としてコンパクトに
構成することができ、例えば撮像装置等に適用すれば装
置を小型化することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係る読出回路では、固体撮像素
子は、読出信号として、リセット期間にリセットレベル
を出力し、基準期間にリセット後の増幅手段の出力であ
る基準レベルを出力し、信号期間に基準レベルを基準と
した値とされた信号レベルを出力する。

【００５３】制御手段は、第１から第４の保持手段に読
出信号の保持を指示する。第１の保持手段と第２の保持
手段は制御手段からの指示信号に基づいて、リセット期
間に読出信号を保持し、第１の減算手段は第１の保持手
段の出力と第２の保持手段の出力との差を求める。すな
わち、第１及び第２の保持手段は、読出信号のリセット
レベルを保持する。

【００５４】第３の保持手段は制御手段からの指示信号
に基づいて基準期間に読出信号を保持し、第４の保持手
段は制御手段からの指示信号に基づいて信号期間に読出
信号を保持し、第２の減算手段は第３の保持手段の出力
と第４の保持手段の出力との差を求める。加算手段は第
１の減算手段の出力と第２の減算手段の出力との和を求
める。すなわち、第３の保持手段は読出信号の基準レベ
ルを保持し、第４の保持手段は読出信号の信号レベルを
保持し、第２の減算手段は基準レベルと信号レベルの差
を求め、加算手段は第１の減算手段の出力と第２の減算
手段の出力との和を求める。

【００５５】すなわち、この読出回路では、基準レベル
と信号レベルの差を求めることにより、固体撮像素子か
らの読出信号に重畳されているリセットノイズ等の雑音
を除去することができると共に、回路を小型化する上で
不利なディレイラインを必要としないため、回路を小型
化することができ、また、集積回路として構成すること
ができる。また、この読出回路では、上述のように保持
手段により読出信号を保持しているので、低周波数領域
でのゲインが低下している。これにより、読出信号に重
畳されている１／ｆ雑音を低減させることができる。

【００５６】また、本発明に係る読出回路では、制御手
段からの第１の保持手段に読出信号の保持を指示する指
示信号と第３の保持手段に読出信号の保持を指示する指
示信号との位相が反転した関係にあるため、第１の保持
手段で保持される読出信号に重畳される折り返し雑音と
第３の保持手段で保持される読出信号に重畳される折り
返し雑音との位相が反転するためにこれらの折り返し雑
音の和が０となる。

【００５７】また、制御手段からの第２の保持手段に読
出信号の保持を指示する指示信号と第４の保持手段に読
出信号の保持を指示する指示信号との位相が反転した関
係にあるため、第２の保持手段で保持される読出信号に
重畳される折り返し雑音と第４の保持手段で保持される
読出信号に重畳される折り返し雑音との位相が反転する
ためにこれらの折り返し雑音の和が０となる。

【００５８】これにより、この読出回路では、固体撮像
素子からの読出信号に重畳される折り返し雑音を除去す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＣＣＤイメージセンサの読出
回路の構成を示すブロック図である。

【図２】上記読出回路の動作波形を示す波形図である。

【図３】従来の相関二重サンプリング回路の構成を示す
ブロック図である。

【図４】従来の遅延差雑音除去回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ＣＣＤイメージセンサ２，３，４，６，７，８Ｓ／Ｈ部５，９差動増幅器１０出力端子１１加算器１２タイミングジェネレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読出信号を出力する出力部としてリセッ
トゲートを有する増幅手段を備え、上記読出信号とし
て、上記増幅手段が上記リセットゲートを介してリセッ
トされるリセット期間にリセットレベルを出力し、基準
期間にリセット後の増幅手段の出力である基準レベルを
出力し、信号期間に上記基準レベルを基準とした値とさ
れた信号レベルを出力する固体撮像素子からの読出信号
を読み出す読出回路であって、上記リセット期間に読出信号を保持する第１の保持手段
と、上記リセット期間に読出信号を保持する第２の保持手段
と、上記第１の保持手段の出力と上記第２の保持手段の出力
との差を求める第１の減算手段と、上記基準期間に読出信号を保持する第３の保持手段と、上記信号期間に読出信号を保持する第４の保持手段と、上記第３の保持手段の出力と上記第４の保持手段の出力
との差を求める第２の減算手段と、上記第１の減算手段の出力と上記第２の減算手段の出力
との和を求める加算手段と、上記第１から第４の保持手段に読出信号の保持を指示す
る指示信号を供給する制御手段とを備えることを特徴と
する読出回路。
【請求項２】前記制御手段からの前記第１の保持手段
に読出信号の保持を指示する指示信号と前記第３の保持
手段に読出信号の保持を指示する指示信号との位相が反
転した関係にあり、前記制御手段からの前記第２の保持手段に読出信号の保
持を指示する指示信号と前記第４の保持手段に読出信号
の保持を指示する指示信号との位相が反転した関係にあ
ることを特徴とする請求項１記載の読出回路。