JPH0548663B2 - - Google Patents

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JPH0548663B2
JPH0548663B2 JP59174361A JP17436184A JPH0548663B2 JP H0548663 B2 JPH0548663 B2 JP H0548663B2 JP 59174361 A JP59174361 A JP 59174361A JP 17436184 A JP17436184 A JP 17436184A JP H0548663 B2 JPH0548663 B2 JP H0548663B2
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JP
Japan
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level
signal
output
bit
circuit
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JP59174361A
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English (en)
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JPS6151699A (ja
Inventor
Masatoshi Sase
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えばCCD固体撮像装置において、
光電変換された信号電荷を検出して出力信号とし
て取り出す電荷検出回路に関する。
〔従来の技術〕
例えば、CCDを用いた固体撮像装置において、
光電変換された信号電荷を検出して出力信号とし
て取り出すには、一般に次のようにしている。
すなわち、第4図はCCD固体撮像装置の出力
取出回路の一例を示すもので、図の例は、CCD
イメージセンサの動作方式がフレーム転送方式の
場合であり、また、情報として蓄積される小数キ
ヤリアが電子の場合の例である。なお、図におい
て、破線より左側の部分がCCD装置側であり、
右側の部分は波形整形回路としてのサンプリング
ホールド回路である。
図で、1は撮像デバイスの構成を示し、1aは
出力取出回路の出力端である。
また、2はCCD撮像デバイス1の感光領域、
3はその蓄積領域、4は読出しレジスタ、5は出
力ゲート及び逆バイアスされた出力ダイオード部
分を示している。
感光領域2で生成された信号電荷は蓄積領域3
に転送されるとともに感光領域2では次の光電変
換動作がなされる。蓄積領域3に一時蓄積された
信号電荷は水平の1列毎に読み出しレジスタ4に
転送され、出力ゲート及び出力ダイオード部分5
を介して時系列に取り出される。
そして、出力ゲート及び出力ダイオード部分5
の出力端は、コンデンサ6を介して接地されると
ともにFET7のソースに接続され、FET7のド
レインには直流電圧ERが供給され、ゲートには
読み出しレジスタ4の転送クロツクに同期したプ
リセツトパルスPa(第5図A)が供給される。
また、部分5とコンデンサ6との接続点はイン
ピーダンス変換用のバツフアアンプを構成する
FET8のゲートに接続され、このFET8のドレ
インには直流電圧Eが供給され、ソースは出力端
1aに接続される。
このような回路において、パルスPaがハイレ
ベルである期間TPでは、FET7がオンとなり、
コンデンサ6は電圧ERまで充電されプリセツト
(以下プリチヤージという)される。そして、パ
ルスPaがローレベルである期間TSとなるとFET
7はオフとなり、出力信号電荷に応じてコンデン
サ6の両端電圧が下がる。したがつて、電圧ER
を基準レベルとしたとき、期間TSでのコンデン
サ6の両端電圧が信号レベルとなる。
ここで、パルスPaは読み出しレジスタ4の転
送クロツクに同期しているので、読み出しレジス
タ4の1段分、すなわち1ビツト分毎に基準レベ
ルと信号レベルをくり返す電荷検出出力電圧VO
がコンデンサ6の両端に現われることになる。そ
して、これがバツフアアンプを構成するFET8
を通じて出力端1aに導出される。
この場合、実際には、パルスPaがFET7のゲ
ート−ソース間の浮遊容量を通じて信号路に飛び
込むため、出力端1aに現われる出力電圧VO
は、第5図Bに示すように、この飛び込み分の電
圧EPが重畳される。しかしながら、この飛び込
み分の電圧EPはほぼ一定であるから、この電圧
EP分だけ高い電圧を基準レベルとして信号レベ
ルを考えても不都合はないので、実際には、この
電圧EP分だけ高い電圧ER+EPを基準レベルとみ
なしても差し支えはない。
こうして出力端1aに取り出された出力VO
サンプリングホールド回路10のサンプリング用
FET11のドレインに供給される。このFET1
1のゲートには出力VOの信号レベルの期間TS
ハイレベルとなるサンプリングパルスPb(第5図
C)が供給され、そのハイレベルとなる期間で
FET11がオンとされ、出力VOの信号レベルが
サンプリングされる。そして、ホールド用コンデ
ンサ12がこのサンプリングされた信号レベルま
で充電あるいは放電され、このコンデンサ12に
信号レベルがホールドされる。このホールド電圧
VHはバツフアアンプを構成するFET13を通じ
て取り出される。なお、9はFET8の負荷抵抗、
14はFET13の負荷抵抗である。
ところで、上述したように、CCD固体撮像装
置に蓄積された電荷を電圧に変換して取り出すに
は、前述したように小数キヤリアが電子の場合に
はコンデンサ6を1ビツト分毎にプリチヤージす
る必要がある。
ところが、このプリチヤージ動作の際、FET
7の内部雑音、このFET7の電源の雑音等の雑
音が生じ、この雑音により基準プリチヤージレベ
ルが変動してしまう。そして、このプリチヤージ
期間TPに生じた雑音のレベルNはコンデンサ6
によつて1ビツト期間τB=TP+TS中保持される。
つまり、雑音はサンプリングホールドされた形で
出力されることになる。
このため、この雑音により出力電圧VOは第5
図Bで破線で示すようになり、期間TSの信号レ
ベルも変動してしまう。したがつて、第4図の回
路例のように出力VOの信号レベル部分を単にサ
ンプリングホールドした場合には、信号成分Sに
ノイズ成分Nが混入したものが取り出されてしま
う不都合がある。
このプリチヤージ動作時の雑音を有効に除去す
る発明は本出願人により特願昭55−19857号とし
て先に提案されている。この先の発明は、ノイズ
レベルは1ビツト期間τBで一定であり、かつ原理
的にはプリチヤージ期間TPには信号成分はない
はずであるということを利用したもので、第5図
Bに示すように1ビツト区間τB内において、時点
P1のプリチヤージレベルと時点P2の信号レベル
との差をとるようにしたものである。すなわち、
今、正しいノイズのないプリチヤージレベルを0
とすると、時点P1のレベルは雑音成分によるも
のであり、時点P2のレベルは信号成分と雑音成
分の和であるから、両者の差をとれば雑音成分が
除去され、信号成分のみが得られるものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この先の発明はプリチヤージレベルが信号レベ
ルにより影響を全く受けないことを前提としてい
るが、実際上は次のような問題がある。
すなわち、FET8からなるバツフアアンプが
信号周波数に比べて広帯域であり、周波数特性が
良好であれば上記の前提は成立し得る。
ところが、出力端子1aに得られる信号周波数
は10MHz程の信号で、広帯域のバツフアアンプと
してはその10倍の100MHzの帯域を周波数特性良
くカバーするものが必要である。
しかしながら、このようなバツフアアンプを構
成することは困難であつて、周波数特性が悪いバ
ツフアアンプを使用せざるを得ないのが現状であ
る。
このような周波数特性の悪いバツフアアンプを
用いると、出力VOはプリチヤージ期間TPのレベ
ルがその前のビツトの信号出力レベルの影響を受
け第5図Dに示すような出力信号波形となつてし
まう。
このようになると、先の発明による信号出力
VOは各ビツトの信号成分が1ビツト前の信号の
影響を受けたものとなつてしまう。CCDカラー
固体撮像装置の場合、点順次色フイルタを用いて
おり、1ビツト毎に色成分が異なつているのが通
常である。このため、上記のように1ビツト前の
信号成分の影響を受けるということは混色を生じ
ることになり、再生画面上では色のにごりとなつ
てしまう不都合がある。
この発明は、上記のようにCCDイメージヤの
出力バツフアアンプとして周波数特性の悪いもの
を用いても上記のような混色の生じないものを提
供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明においては、第5図Dに示すように、
あるビツトの信号レベル(時点P2)と、そのビ
ツトの次のビツトのプリチヤージレベル(時点
P3)との差をとつてこれを出力信号とするもの
である。
〔作用〕
時点P2のレベルは、信号成分とノズル成分を
含んだものであり、一方、時点P3のレベルは、
時点P2の信号成分の影響を含む基準レベルとノ
イズ成分の和である。したがつて、ノイズの変化
はビツト周期よりも十分に大きいことを考えれ
ば、出力としてはノイズ成分が除去され、しかも
信号成分の影響はあるといつてもその1ビツトの
信号自身の影響であるので、混色を生じたりする
おそれはない。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示すもので、端
子1aに得られた出力VO(第2図A)が信号レベ
ル検出回路としてのサンプリングホールド回路2
1に供給される。一方、このサンプリングホール
ド回路21には周期がτBで、各1ビツト期間τB
の期間TSの終りの時点の位相のサンプリングパ
ルスSP1(同図B)が供給されて、出力VOの信号
レベル部分がサンプリングホールドされる。出力
VOは、また、基準レベル検出回路としてのサン
プリングホールド回路22に供給される。このサ
ンプリングホールド回路22には、周期がτBで、
各1ビツト期間τB中のプリチヤージ期間TP内の
位相のサンプリングパルスSP2(同図C)が供給
されて、出力VOのプリチヤージレベルがサンプ
リングホールドされる。そして、サンプリングホ
ールド回路21のホールド出力がパルスSP1とパ
ルスSP2との位相差に相当する時間τだけ遅延回
路23において遅延されて差形成回路としての比
較回路24の一方の入力端子に供給されるととも
に、サンプリングホールド回路22よりのホール
ド出力がそのまま比較回路24の他方の入力端子
に供給される。したがつて、この比較回路24に
おいては、第2図に示すように例えば1ビツト期
間τB1における信号レベルと、次の1ビツト期間
τB2のプリチヤージレベルとが比較され、両者の
差の出力が電荷検出信号出力として得られる。す
なわち、この場合、出力バツフアアンプの周波数
特性が悪いためプリチヤージレベルが前のビツト
の信号レベルの影響を受けるとしても1ビツト期
間τB1の信号レベルの影響を受けた次の1ビツト
期間τB2のプリチヤージレベルと、1ビツト期間
τB1の信号レベルとの差を出力として取り出すの
で、出力としては前のビツトの信号の影響を受け
ることがない。しかも、先に提案した発明と同様
の原理で、プリチヤージ時のノイズの影響は良好
に除去できるものである。
第3図はこの発明の他の実施例で、この例は遅
延回路23の代わりにサンプリングホールド回路
25を用いて信号遅延動作をなすようにした場合
の例である。
すなわち、サンプリングホールド回路21の出
力はサンプリングホールド回路25を介して比較
回路24に供給され、サンプリングホールド回路
25にはサンプリングホールド回路22に供給さ
れるサンプリングパルスSP2が供給されるもので
ある。
〔発明の効果〕
この発明は、プリチヤージノイズを除去するた
め、プリチヤージレベル部と信号レベル部との差
を信号出力として得るものであるが、1ビツト期
間内のプリチヤージレベル部と信号レベル部との
差をとるのではなく、あるビツトの信号出力は、
そのビツトの信号レベルとその次のビツトのプリ
チヤージレベル部との差として得るものであるか
ら、CCD撮像装置の出力バツフアアンプの周波
数特性が悪くても各ビツトの信号出力としては前
のビツトの信号の影響を受けないものを得ること
ができる。したがつて、CCDカラー固体撮像装
置において混色が生じたりするおそれがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の系統図、第2図
はその説明のための図、第3図はこの発明の他の
実施例の系統図、第4図は従来回路の一例の系統
図、第5図はその説明のための図である。 1はCCDイメージセンサ、8は出力バツフア
アンプとしてのFET、21,22はサンプリン
グホールド回路、24は減算出力を得る比較回路
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 CCD装置とこの出力側に接続される波形整
    形回路とを備える電荷検出回路において、 上記CCD装置は、CCD電荷転送素子よりの出
    力を1ビツト分毎に、所定の電圧にプリセツトさ
    れてなる基準レベル部と、上記所定の電圧から出
    力電荷に応じて充電あるいは放電がなされてなる
    信号レベル部とを繰り返す電荷検出信号にし、こ
    の電荷検出信号をインピーダンス変換用のバツフ
    アアンプを介して出力するものであり、 上記波形整形回路は、上記バツフアアンプより
    の上記電荷検出信号のあるビツトの信号レベル部
    のレベルを検出する信号レベル検出回路と、上記
    あるビツトの次のビツトの基準レベル部のレベル
    を検出する基準レベル検出回路と、それぞれ検出
    された上記信号レベル部のレベルと上記基準レベ
    ル部のレベルとの差をとる差形成回路とを有する
    ことを特徴とする電荷検出回路。
JP59174361A 1984-08-22 1984-08-22 電荷検出回路 Granted JPS6151699A (ja)

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JP59174361A JPS6151699A (ja) 1984-08-22 1984-08-22 電荷検出回路

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JPS6151699A JPS6151699A (ja) 1986-03-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2593854B2 (ja) * 1986-10-20 1997-03-26 ソニー株式会社 電荷転送素子の出力回路

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