JPH059987B2 - - Google Patents
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- JPH059987B2 JPH059987B2 JP58016065A JP1606583A JPH059987B2 JP H059987 B2 JPH059987 B2 JP H059987B2 JP 58016065 A JP58016065 A JP 58016065A JP 1606583 A JP1606583 A JP 1606583A JP H059987 B2 JPH059987 B2 JP H059987B2
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- signal
- pulse
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- circuit
- noise
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/65—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to reset noise, e.g. KTC noise related to CMOS structures by techniques other than CDS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はCCD（Charge Conpled Device）や
CPD（Charge Priming Device）を用いた固体撮
像装置の映像信号読み出し装置に関する。
CPD（Charge Priming Device）を用いた固体撮
像装置の映像信号読み出し装置に関する。
第１図は従来のCCD型固体撮像装置の原理図
である。マトリツクス状に配列された光ダイオー
ド２からなる感光部９と、光ダイオードに蓄積さ
れた光信号を読み出すための縦方向のCCD１１
〜１Ｎおよび水平方向のCCD３と、転送された
信号を増幅して出力する出力AMP４から成つて
いる。
である。マトリツクス状に配列された光ダイオー
ド２からなる感光部９と、光ダイオードに蓄積さ
れた光信号を読み出すための縦方向のCCD１１
〜１Ｎおよび水平方向のCCD３と、転送された
信号を増幅して出力する出力AMP４から成つて
いる。
第２図は第１図における出力AMP４の回路例
である。３０は水平方向のCCD３で転送した信
号電荷量QSを電圧量に変換する小さな静電容量
C0、３１は容量C0の間に信号電荷量QSに比例し
て生じる信号電圧V0＝QS／C0を低インピーダン
スで出力するソース・フオロア用MOS型FET３
２は容量C0内の信号電荷量QSを外部に取り除く
ためのリセツト用MOS型FETである。
である。３０は水平方向のCCD３で転送した信
号電荷量QSを電圧量に変換する小さな静電容量
C0、３１は容量C0の間に信号電荷量QSに比例し
て生じる信号電圧V0＝QS／C0を低インピーダン
スで出力するソース・フオロア用MOS型FET３
２は容量C0内の信号電荷量QSを外部に取り除く
ためのリセツト用MOS型FETである。
第１図，第２図の構造の素子において、信号は
次の様にして読み出さるる。すなわちまず１フレ
ーム期間で光ダイオード２に蓄積した信号電荷
を、垂直帰線期間の間に縦方向のCCD１１〜１
Ｎ内に移す。縦方向のCCDは水平帰線期間ごと
に１ラインずつ転送し、信号電荷を水平方向の
CCD３に順次移す。水平帰線期間は水平方向の
CCDに移した信号電荷は、それに続く１水平期
間に水平方向のCCDに水平走査のクロツクパル
スを加えることによつて順次容量C0内に転送す
る。ｌ番目のクロツクパルスで容量C0に移した
信号電荷Q(l) Sは、容量C0間に電圧V(l) 0を生じ、ソー
ス・フオロア出力端３３から電圧V(l) 0のホールド
パルス（第３図パルス4l）を出力する。この後信
号電荷Q(l) Sをリセツト用MOS型FET３２を通して
外部に取り除く。また次のｌ＋１番目のクロツク
パルスで再び次の信号電荷Q(l) Sを容量C0に移し、
電圧V(l) 0のホールドパルス（第３図パルス４（ｌ＋
１））を出力する。以下同様の操作を繰り返えす
ことによつて順次信号を、信号電荷Q(l) Sに比例し
た電圧V(l) 0のホールドパルスの列（第３図ｃ）と
して出力する。信号成分は第３図ｃの出力信号の
変調信号成分をLPFによつて取り出すことによ
つて得られる。
次の様にして読み出さるる。すなわちまず１フレ
ーム期間で光ダイオード２に蓄積した信号電荷
を、垂直帰線期間の間に縦方向のCCD１１〜１
Ｎ内に移す。縦方向のCCDは水平帰線期間ごと
に１ラインずつ転送し、信号電荷を水平方向の
CCD３に順次移す。水平帰線期間は水平方向の
CCDに移した信号電荷は、それに続く１水平期
間に水平方向のCCDに水平走査のクロツクパル
スを加えることによつて順次容量C0内に転送す
る。ｌ番目のクロツクパルスで容量C0に移した
信号電荷Q(l) Sは、容量C0間に電圧V(l) 0を生じ、ソー
ス・フオロア出力端３３から電圧V(l) 0のホールド
パルス（第３図パルス4l）を出力する。この後信
号電荷Q(l) Sをリセツト用MOS型FET３２を通して
外部に取り除く。また次のｌ＋１番目のクロツク
パルスで再び次の信号電荷Q(l) Sを容量C0に移し、
電圧V(l) 0のホールドパルス（第３図パルス４（ｌ＋
１））を出力する。以下同様の操作を繰り返えす
ことによつて順次信号を、信号電荷Q(l) Sに比例し
た電圧V(l) 0のホールドパルスの列（第３図ｃ）と
して出力する。信号成分は第３図ｃの出力信号の
変調信号成分をLPFによつて取り出すことによ
つて得られる。
ところで第２図の出力AMP回路において、容
量３２内にホールドした信号電荷量QSを外部に
取り除くためのリセツト用MOS型FET３２は理
想的スイツチ素子ではなく、ON抵抗を有してい
る。そのためリセツト用MOS型FET３２がON
状態にある時、このON抵抗の熱雑音による雑音
電圧が容量C0間に発生するが、リセツト用MOS
型FET３２がOFF状態にあつた時、その時間容
量C0間に発生している雑音電圧の瞬時値がホー
ルドされ、出力信号内に混入する。
量３２内にホールドした信号電荷量QSを外部に
取り除くためのリセツト用MOS型FET３２は理
想的スイツチ素子ではなく、ON抵抗を有してい
る。そのためリセツト用MOS型FET３２がON
状態にある時、このON抵抗の熱雑音による雑音
電圧が容量C0間に発生するが、リセツト用MOS
型FET３２がOFF状態にあつた時、その時間容
量C0間に発生している雑音電圧の瞬時値がホー
ルドされ、出力信号内に混入する。
このホールドされる雑音信号も含め、第３図ｃ
の出力信号を書き直したものを第４図ｃに示す。
図において６１はリセツト用MOS型FETのON
抵抗熱雑音によつて容量C0間に生じた雑音電圧
部分、６２はスイツチがOFF状態になつた瞬時
における雑音電圧ホールドされたことによつて生
じる雑音波形を示す。同図からも明らかななよう
に、６１の雑音電圧は正負電圧同確率で生じ、そ
の平均値は小さなものであるのに対し、６２のホ
ールドされる雑音は（以下リセツト雑音と記す）、
６１の雑音電圧の瞬時値そのものがホールドされ
るため、非常に大きな雑音信号を発生させる。
の出力信号を書き直したものを第４図ｃに示す。
図において６１はリセツト用MOS型FETのON
抵抗熱雑音によつて容量C0間に生じた雑音電圧
部分、６２はスイツチがOFF状態になつた瞬時
における雑音電圧ホールドされたことによつて生
じる雑音波形を示す。同図からも明らかななよう
に、６１の雑音電圧は正負電圧同確率で生じ、そ
の平均値は小さなものであるのに対し、６２のホ
ールドされる雑音は（以下リセツト雑音と記す）、
６１の雑音電圧の瞬時値そのものがホールドされ
るため、非常に大きな雑音信号を発生させる。
従来このリセツト雑音の除去はクランプ回路を
用いて行なつている。第５図はその回路構成例
を、また第６図はこの回路によるリセツト雑音除
去の原理の説明図である。すなわち固体撮像装置
７の出力信号波第６図ａは、まずクランプ回路５
１に通されリセツト雑音のみ含まれる位置６３に
おいてクランプする。クランプされた直後の出力
信号波は第６図ｃの様にリセツト雑音の部分はク
ランプによつて除かれ、信号部分のみ残される。
従つてさらにLPF５２によつて変調信号成分を
取り出すことによつてリセツト雑音のない信号成
分を得ることができるというものである。
用いて行なつている。第５図はその回路構成例
を、また第６図はこの回路によるリセツト雑音除
去の原理の説明図である。すなわち固体撮像装置
７の出力信号波第６図ａは、まずクランプ回路５
１に通されリセツト雑音のみ含まれる位置６３に
おいてクランプする。クランプされた直後の出力
信号波は第６図ｃの様にリセツト雑音の部分はク
ランプによつて除かれ、信号部分のみ残される。
従つてさらにLPF５２によつて変調信号成分を
取り出すことによつてリセツト雑音のない信号成
分を得ることができるというものである。
一方第２図の出力AMP回路においては、上記
リセツト雑音の原因になるスイツチ用MOS型
FET３２だけでなく、ソース・フオロア用MOS
型FET３１も熱雑音源による白色のランダム雑
音を発生している。従つて実際の固体撮像装置出
力信号波形は第４図ｃの波形にさらに白色のラン
ダム雑音を重畳したものになる。
リセツト雑音の原因になるスイツチ用MOS型
FET３２だけでなく、ソース・フオロア用MOS
型FET３１も熱雑音源による白色のランダム雑
音を発生している。従つて実際の固体撮像装置出
力信号波形は第４図ｃの波形にさらに白色のラン
ダム雑音を重畳したものになる。
そのため第５図のクランプ回路５１を用いた信
号読み出し回路は、スイツチ用MOS型FET３２
によつて容量C0間に発生する雑音電圧をホール
ドした結果生じたリセツト雑音をほぼ完全に除去
することがでるのに対し、逆にソース・フオロア
用MOS型FET３１の熱雑音電圧をホールドし雑
音レベルを増加する結果となり（第６図ｄ）、取
り出した信号のSN比の改善率は低いものに止ま
つている。
号読み出し回路は、スイツチ用MOS型FET３２
によつて容量C0間に発生する雑音電圧をホール
ドした結果生じたリセツト雑音をほぼ完全に除去
することがでるのに対し、逆にソース・フオロア
用MOS型FET３１の熱雑音電圧をホールドし雑
音レベルを増加する結果となり（第６図ｄ）、取
り出した信号のSN比の改善率は低いものに止ま
つている。
本発明の目的は、上記の如き欠点を除き、ソー
ス・フオロア用MOS型FETによる雑音を増加さ
せることなく、リセツト雑音を除去する信号の読
み出し回路及び固体撮像装置の駆動方法を提供す
ることにある。
ス・フオロア用MOS型FETによる雑音を増加さ
せることなく、リセツト雑音を除去する信号の読
み出し回路及び固体撮像装置の駆動方法を提供す
ることにある。
上記目的を達成するため、本発明は固体撮像装
置出力を２つに分け、その一方の出力信号を一定
期間（水平走査のリセツトパルス周期Ｔの１／２以 内）遅延して他方の出力信号から差し引いた後、
信号部分をサンプリングするように構成した。そ
して、又固体撮像装置においてリセツト雑音のみ
含む時間Ｔ−τr−τと信号も含む時間τが等しく
なるよう駆動するように構成することを特徴とす
るものである。
置出力を２つに分け、その一方の出力信号を一定
期間（水平走査のリセツトパルス周期Ｔの１／２以 内）遅延して他方の出力信号から差し引いた後、
信号部分をサンプリングするように構成した。そ
して、又固体撮像装置においてリセツト雑音のみ
含む時間Ｔ−τr−τと信号も含む時間τが等しく
なるよう駆動するように構成することを特徴とす
るものである。
〔発明の実施例〕
第７図は本発明による信号読み出し回路の実施
例図、第８図は第７図回路による信号読み出し方
法の説明図である。
例図、第８図は第７図回路による信号読み出し方
法の説明図である。
第７図において５７は固体撮像装置７を駆動す
る駆動回路で、水平走査におけるクロツクパルス
φH1，φH2のクロツク周波数及びリセツトパルスφR
の周波数を7.16MHzに設定する。従つてリセツト
パルスφRの周期Ｔは約140nsecとなる。またリセ
ツトパルスφRの幅τr（第４図ｂ）は、第２図容量
C0に蓄積した信号電荷を除去するのに十分な時
間約20nsecに設定する。一方信号転送パルスφH2
の立ち上がり位置はリセツトパルスφRの立ち下
がり位置より約60nsec遅れた位置に設定し、リセ
ツト雑音のみ含む期間Ｔ−τr−τと信号を含む期
間τがほぼ等しくなるように設定する。
る駆動回路で、水平走査におけるクロツクパルス
φH1，φH2のクロツク周波数及びリセツトパルスφR
の周波数を7.16MHzに設定する。従つてリセツト
パルスφRの周期Ｔは約140nsecとなる。またリセ
ツトパルスφRの幅τr（第４図ｂ）は、第２図容量
C0に蓄積した信号電荷を除去するのに十分な時
間約20nsecに設定する。一方信号転送パルスφH2
の立ち上がり位置はリセツトパルスφRの立ち下
がり位置より約60nsec遅れた位置に設定し、リセ
ツト雑音のみ含む期間Ｔ−τr−τと信号を含む期
間τがほぼ等しくなるように設定する。
以上の駆動方法による固体撮像装置出力信号波
形V0を第８図ａに示す。第８図ａの出力信号V0
はまず２つに分け、その一方を遅延回路５４によ
り時間Δ約60nsec（Δ〜τ）だけずらした後（第
８図bV0′）引き算器５５により遅延しない他方
の出力信号V0から差し引く（第８図cV1）。とこ
ろでこの差し引いた結果の波形V1には、第８図
ｃから明らかなようにリセツト雑音は除去され、
信号部分とソース・フオロア用MOS型FETの雑
音のみ含む領域６４が存在する。第７図５６はこ
の部分をサンプリングパルスφS（第８図ｄ）でサ
ンプリングするためのサンプリング回路である。
サンプリング後の波形第８図eV2にはすでにリセ
ツト雑音は含まれていない。またソース・フオロ
ア用MOS型FETの雑音も雑音電圧の瞬時値をホ
ールドする操作がないため、雑音レベルは小さ
い。そのため第８図ｅの波形V2の変調信号成分
をLPF５２によつて取り出し、信号処理回路５
３によつてテレビ信号に必要なSYNC等同期信号
を挿入することにより、SN比の高いテレビ信号
を得ることがきる。
形V0を第８図ａに示す。第８図ａの出力信号V0
はまず２つに分け、その一方を遅延回路５４によ
り時間Δ約60nsec（Δ〜τ）だけずらした後（第
８図bV0′）引き算器５５により遅延しない他方
の出力信号V0から差し引く（第８図cV1）。とこ
ろでこの差し引いた結果の波形V1には、第８図
ｃから明らかなようにリセツト雑音は除去され、
信号部分とソース・フオロア用MOS型FETの雑
音のみ含む領域６４が存在する。第７図５６はこ
の部分をサンプリングパルスφS（第８図ｄ）でサ
ンプリングするためのサンプリング回路である。
サンプリング後の波形第８図eV2にはすでにリセ
ツト雑音は含まれていない。またソース・フオロ
ア用MOS型FETの雑音も雑音電圧の瞬時値をホ
ールドする操作がないため、雑音レベルは小さ
い。そのため第８図ｅの波形V2の変調信号成分
をLPF５２によつて取り出し、信号処理回路５
３によつてテレビ信号に必要なSYNC等同期信号
を挿入することにより、SN比の高いテレビ信号
を得ることがきる。
なお以上の信号読み出し方法においては、第８
図ｃの領域６４が存在すればよく、任意のτr，τ
に対し、遅延時間Δは ０＜ΔＴ−τr ……(1) の範囲内、サンプリングパルス幅τSは ０＜τSMIN（τ，４，Ｔ−τr−Δ，Ｔ−τr−τ）
…(2) の範囲内で任意に設定することができる。しかし
領域６４を広く取り、高SNの信号を得るため、
パルス幅τ，τS及び遅延時間Δは各々 に設定することが望ましい。上記実施例は(3)式の
条件に従つて設定したものである。
図ｃの領域６４が存在すればよく、任意のτr，τ
に対し、遅延時間Δは ０＜ΔＴ−τr ……(1) の範囲内、サンプリングパルス幅τSは ０＜τSMIN（τ，４，Ｔ−τr−Δ，Ｔ−τr−τ）
…(2) の範囲内で任意に設定することができる。しかし
領域６４を広く取り、高SNの信号を得るため、
パルス幅τ，τS及び遅延時間Δは各々 に設定することが望ましい。上記実施例は(3)式の
条件に従つて設定したものである。
以上本発明は第２図の出力AMP回路例によつ
て説明したが、第９図の出力AMP回路等、一般
にAMP入力端容量C0間に現われる信号電圧を電
力あるいは電圧増幅するタイプの出力AMP回路
を有するCCD型固体撮像装置あるいは第１０図
の様なMOS型とCCD型を結合したタイプの固体
撮像装置やCCD型ラインセンサ、CCD型遅延線
等の信号読み出しにも使用することができる。
て説明したが、第９図の出力AMP回路等、一般
にAMP入力端容量C0間に現われる信号電圧を電
力あるいは電圧増幅するタイプの出力AMP回路
を有するCCD型固体撮像装置あるいは第１０図
の様なMOS型とCCD型を結合したタイプの固体
撮像装置やCCD型ラインセンサ、CCD型遅延線
等の信号読み出しにも使用することができる。
第１０図において、Tx2は縦方向の線から信号
電荷あるいは擬信号電荷を読み出すための転送ゲ
ート、TX1は信号電荷をCCDに、BLCは擬信号電
荷を擬信号電荷除去用の線BLDにふり分けて取
り出すためのスイツチMOSゲート、φt，φX，φR，
VRは各々端子TX2，TX1，BLC，BLDに加えるパ
ルス、φVは垂直スイツチMOSゲートに加えるパ
ルスを表わす。
電荷あるいは擬信号電荷を読み出すための転送ゲ
ート、TX1は信号電荷をCCDに、BLCは擬信号電
荷を擬信号電荷除去用の線BLDにふり分けて取
り出すためのスイツチMOSゲート、φt，φX，φR，
VRは各々端子TX2，TX1，BLC，BLDに加えるパ
ルス、φVは垂直スイツチMOSゲートに加えるパ
ルスを表わす。
以上説明した如く、本発明によれば、CCD型
等出力AMP入力端容量C0間に現われる信号電圧
を電力あるいは電圧増幅するタイプの出力AMP
を有する固体撮像装置において、出力AMPソー
ス・フオロア用MOS型FETの雑音電圧をホール
ドし、雑音レベルを増幅することなく、リセツト
雑音を除去し、SN比の高いテレビ信号を得るこ
とができる。
等出力AMP入力端容量C0間に現われる信号電圧
を電力あるいは電圧増幅するタイプの出力AMP
を有する固体撮像装置において、出力AMPソー
ス・フオロア用MOS型FETの雑音電圧をホール
ドし、雑音レベルを増幅することなく、リセツト
雑音を除去し、SN比の高いテレビ信号を得るこ
とができる。
第１図はCCD型固体撮像装置の原理図、第２
図は出力AMPの回路例、第３図はその出力波形
の説明図、第４図はリセツト雑音の説明図、第５
図，第６図は従来のリセツト雑音を除去する信号
の読み出し回路とその説明図、第７図，第８図は
本発明によるリセツト雑音を除去する信号の読み
出し回路とその説明図、第９図は第２図以外の出
力AMP回路例、第１０図は本発明を適用できる
CCD型以外の固体撮像装置の原理図である。
図は出力AMPの回路例、第３図はその出力波形
の説明図、第４図はリセツト雑音の説明図、第５
図，第６図は従来のリセツト雑音を除去する信号
の読み出し回路とその説明図、第７図，第８図は
本発明によるリセツト雑音を除去する信号の読み
出し回路とその説明図、第９図は第２図以外の出
力AMP回路例、第１０図は本発明を適用できる
CCD型以外の固体撮像装置の原理図である。
Claims (1)
- １ 連続するパルス状の信号電荷を、所定周期の
信号転送パルスに応じて順次増幅回路入力端静電
荷量内に蓄積し、該静電荷量間に表れる信号電圧
を増幅して出力する出力回路を有する装置であつ
て、上記信号転送パルスと、該信号転送パルスと
同じ周期で所定パルス幅をもつリセツトパルス
と、上記信号転送パルスの立上りから上記リセツ
トパルスの立上りまでの信号読出しパルスとを発
生するための駆動回路と、上記出力回路からの出
力信号を２つに分け、その一方の出力信号を上記
リセツトパルスの立下がりから上記信号転送パル
スの立上り期間だけ他方の出力信号に対し遅延さ
せた後、前記他方の信号から差引くための引き算
器と、該引き算器の出力を上記信号読出しパルス
に応じて出力する回路と、該回路の出力信号の変
調信号成分を取り出すためのローパスフイルタと
を有することを特徴とする固体撮像装置の信号読
み出し装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58016065A JPS59143479A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 固体撮像装置の信号読み出し装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58016065A JPS59143479A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 固体撮像装置の信号読み出し装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59143479A JPS59143479A (ja) | 1984-08-17 |
| JPH059987B2 true JPH059987B2 (ja) | 1993-02-08 |
Family
ID=11906167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58016065A Granted JPS59143479A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 固体撮像装置の信号読み出し装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59143479A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS524113A (en) * | 1975-06-28 | 1977-01-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Solid pickup equipment |
| JPS56116374A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Sony Corp | Charge detection circuit |
-
1983
- 1983-02-04 JP JP58016065A patent/JPS59143479A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59143479A (ja) | 1984-08-17 |
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