JPH1050977A - Ccd電荷検出回路 - Google Patents

Ccd電荷検出回路

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JPH1050977A
JPH1050977A JP8208009A JP20800996A JPH1050977A JP H1050977 A JPH1050977 A JP H1050977A JP 8208009 A JP8208009 A JP 8208009A JP 20800996 A JP20800996 A JP 20800996A JP H1050977 A JPH1050977 A JP H1050977A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模が小さく、消費電力が少なく、複雑
なサンプリングパルスを必要としない、ノイズの少ない
CCD電荷検出回路を提供する。 【解決手段】 CCDが検出した信号電荷を入力されて、
信号電荷に応じた画像信号16を出力する CCD電荷検出回
路において、 CCDが検出した信号電荷は、転送部10によ
り転送されて、フローティングディフュージョン(拡散
層)FDに注入される。拡散層FDは、注入された信号電荷
に応じた画像信号14をソースホロアアンプSFA に出力す
る。アンプSFA は、画像信号14を増幅して画像信号16と
して出力する。リセットトランジスタ18は、拡散層FDの
電位を周期的にリセット電位VRSTにする。差動アンプ20
は、アンプSFA の出力する画像信号16を受けて、リセッ
トトランジスタ18がオンとなるリセット期間TRにおい
て、画像信号16をリセットトランジスタ18に負帰還す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷結合デバイス
(CCD) の検出した信号電荷を低ノイズで検出する回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】CCDを用いて撮像を行なう固体撮像装置
には、光ダイオードや MOSキャパシタを含む感光部(光
電変換部)を1次元に配列した CCDラインセンサや、こ
の感光部をマトリックス状に配置した2次元 CCDセンサ
がある。感光部により1ラインまたは1フィールド分の
画素の信号電荷が蓄積される。蓄積された信号電荷は転
送部に移される。転送部に移された信号電荷は、転送パ
ルスにより転送部を順次転送されて、1画素分の信号電
荷ごとに、転送部に接続している出力部のフローティン
グディフュージョン(拡散層、またはフローティング・
キャパシタとも呼ばれる)に最終的に転送される。この
フローティングディフュージョンには、増幅回路(ソー
スホロアなどのバッファアンプで構成される) が接続し
ており、フローティングディフュージョンに蓄積された
信号電荷に応じた電圧を増幅回路は画像信号(CCD信号)
として出力する。
【0003】フローティングディフュージョンには、リ
セットトランジスタも接続されている。1画素分の信号
電荷に応じた信号電圧が上記増幅回路により出力された
後に、リセットトランジスタにリセットパルスが加えら
れる(オンになる)。オンになったリセットトランジス
タを介して、リセット電圧が拡散層に印加され、拡散層
が所定の電圧に設定される。すなわち、拡散層にある信
号電荷がクリアされる。その後、転送部から、次の画素
に関する信号電荷が拡散層に注入される。
【0004】このように、フローティングディフュージ
ョンと、それに接続されたリセットトランジスタおよび
増幅回路から構成されている CCD電荷検出回路は、フロ
ーティングディフュージョンアンプ(FDA) と呼ばれてい
る。
【0005】ところで、フローティング・ディフュージ
ョン・アンプが出力する画像信号には、リセットトラン
ジスタに起因するリセットノイズ(kTC ノイズ)、なら
びにフローティング・ディフュージョン・アンプを構成
する半導体デバイスが発生するゆらぎノイズ(1/fノイ
ズ) が含まれている。
【0006】リセットノイズは、リセットトランジスタ
のチャネル抵抗の持つ熱雑音である。熱雑音は、リセッ
トトランジスタがリセットパルスによりオンになったと
きに、拡散層に加わる。このノイズは、拡散層が容量を
有するために、次に拡散層がリセットされるまでの間、
拡散層に保持される。
【0007】フローティング・ディフュージョン・アン
プ FDAが出力する画像信号の1画素期間TPは、リセット
期間TRと、0レベル期間T0(フィードスルー期間)と、
信号期間TSとに分けられるが、リセットノイズは、0レ
ベル期間T0に出力される CCD信号と、信号期間TSに出力
される CCD信号とに、ほぼ同程度に含まれている。
【0008】リセットノイズは従来、相関二重サンプリ
ング回路(CDS 回路)により除去されていた。従来技術
に係る相関二重サンプリング回路としては、たとえば特
公昭62-55349号公報に記載された電荷検出回路がある。
【0009】この相関二重サンプリング回路は、1画素
期間のうち、フィードスルー期間の信号レベルは、(基
準電圧)+(リセットノイズ)であり、この期間に続く
画素期間の信号レベルは、(信号電圧)+(リセットノ
イズ)であり、リセットノイズが両期間において同程度
に含まれていることを利用している。
【0010】すなわち、サンプルホールド回路と差動増
幅器により、両者の期間における CCD信号を、それぞれ
サンプルホールドして、2つの CCD信号の差を取る。こ
うしてリセットノイズを相殺してノイズを低減する。サ
ンプルホールドのタイミングは、サンプリングホールド
回路に入力されるサンプリングパルスにより決まる。
【0011】CDS回路を用いないで、リセットノイズお
よび揺らぎノイズを低減しようとする回路も提案されて
いる。この例として「 CCD用高感度電荷検出器」(大沢
慎治他、1988年テレビジョン学会全国大会、2-12 )に
記載されたものがある。これは、既述のフローティング
ディフュージョンアンプに相当する半導体回路のデバイ
ス構造を工夫することにより、フローティングディフュ
ージョンアンプ自体の高感度化を図るとともに、リセッ
トノイズの低減を図ったものである。
【0012】この回路では、フローティングディフュー
ジョンアンプの感度を上げるために、フローティングデ
ィフュージョンアンプのゲート部分の容量を小さくして
いる。すなわち、従来は100nm であったフローティング
ディフュージョンアンプのゲート酸化膜を1000nmとする
ことにより、容量は絶縁膜の厚さに反比例するという性
質を利用して容量を下げて、フローティングディフュー
ジョンアンプの高感度化を図っている。
【0013】また、リセットノイズの低減に関しては以
下の方法を採用している。信号電荷をリセットするため
に、従来の CCDの出力部においては既述のようにリセッ
トトランジスタを用いているが、この電荷検出器におい
ては、リセットトランジスタを用いずに、完全転送モー
ドによって信号電荷を排出することとしている。こうし
て、リセットノイズをなくして、低ノイズ化を図ってい
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】特公昭62-55349号公報
に記載された電荷検出回路等の相関二重サンプリング回
路は、この回路を動作させるために複雑なサンプリング
パルスを必要とし、また回路規模および消費電力が大き
いという問題がある。また、上記「 CCD用高感度電荷検
出器」は、従来のフローティングディフュージョンアン
プとは異なる構造をしており、特別な半導体デバイス用
製造プロセスを必要とするという問題がある。また「 C
CD用高感度電荷検出器」は、特別な高電圧を必要とする
という問題もある。
【0015】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、回路規模が小さく、消費電力が少なく、複雑なサン
プリングパルスを必要としない、ノイズの少ない CCD電
荷検出回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、電荷結合デバイスが検出した信号電荷を
入力されて、該信号電荷に応じた信号を出力する CCD電
荷検出回路において、CCDが検出した信号電荷を注入さ
れて、この信号電荷に応じた信号電圧を出力するフロー
ティングディフュージョンと、このフローティングディ
フュージョンの電位を周期的に所定の電位にするリセッ
トトランジスタと、フローティングディフュージョンが
出力する信号電圧を受けて増幅する出力回路と、この出
力回路の出力する信号電圧を受けて、リセットトランジ
スタがオンとなるリセット期間において、この受けた信
号電圧をリセットトランジスタに負帰還する負帰還回路
とを有することとしたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる CCD電荷検出回路の実施例を詳細に説明する。本実
施例は、 CCDが出力する画像信号に含まれるリセットノ
イズおよびゆらぎノイズを低減するために、 CCDが出力
する画像信号を、負帰還回路を介してリセットトランジ
スタのドレインに負帰還することを特徴とする。
【0018】最初に、第1の実施例の概要を説明する。
図1は、 CCDラインセンサや2次元CCDセンサに用いら
れている CCDの転送部10と、本発明の第1の実施例に係
る CCD電荷検出回路とを示すブロック図である。図2
は、図1の回路の動作を示すタイミングチャートであ
る。
【0019】図1においては、 CCDの全体は図示されて
いない。 CCDのうち一部、特に、 CCDラインセンサの転
送部または2次元 CCDセンサの水平転送部の終端部分の
み、すなわち、 CCDの感光部(図示せず)により蓄積さ
れた1ラインまたは1フィールド分の画素の信号電荷を
1画素ずつ転送する転送部10が CCD電荷検出回路と接続
される部分を示す。
【0020】転送部10において信号電荷は、1画素分の
信号電荷ごとに転送パルスH1、H2 に同期して順次転送さ
れる。そして、転送部10に接続している、 CCD電荷検出
回路のフローティングディフュージョン(FD)(以下では
「拡散層FD」と呼ぶ)に信号電荷は最終的に転送され
る。この拡散層FDには、増幅回路(ソース・ホロア・ア
ンプ(SFA) 。以下では「アンプSFA 」と呼ぶ) が接続し
ている。アンプSFA は、拡散層FDに蓄積された信号電荷
に応じた画像信号14を受けて、画像信号(CCD信号)16 と
して出力する。以下の説明において信号は、それが現れ
る信号線の参照符号で指定する。
【0021】CCD電荷検出回路は、上記拡散層FDおよび
アンプSFA に加えて、拡散層FDの電位を周期的に所定の
電位にするリセットトランジスタ18と、画像信号16をリ
セットトランジスタ18に帰還する負帰還回路20とを有す
る。リセットトランジスタ18は、負帰還回路20(差動ア
ンプ)の出力からリセット電圧VRSTが印加されるドレイ
ン22と、リセットパルスRSが印加されるリセットゲート
24と、ソースFD(拡散層FDが兼ねている)とからなる。
【0022】差動アンプ20は、−(マイナス)端子26
に、アンプSFA の出力する画像信号16を入力され、+
(プラス)端子28に基準電圧VRを入力されている。差動
アンプ20の出力はリセットトランジスタ18のドレインに
接続されている。この接続関係より明らかなように、差
動アンプ20の−端子26と、リセットトランジスタ18と、
アンプSFA とにより負帰還ループが形成されている。こ
の負帰還ループは、リセットパルスRSによってリセット
トランジスタ18がオンになる図2に示すリセット期間TR
においてのみ形成される。
【0023】そのときに差動アンプ20の出力は、リセッ
トトランジスタ、アンプSFA を介して反転端子26に帰還
されており、差動アンプ20はボルテージホロワとして機
能するため、非反転端子28に入力されている基準電圧VR
がそのままアンプSFA の出力16となる。このとき画像信
号16に含まれているノイズ(交流分)は、リセット期間
TRにおいてのみ形成される負帰還ループにより低減され
る。
【0024】同期回路30は、 CCDを動作させるための様
々なタイミングパルスを発生するタイミングパルス発生
回路であり、例えば、2相転送パルスH1、H2 とリセット
パルスRSとを生成し、転送部10に出力する。同期回路30
は、図示しない垂直転送パルス等も生成し、 CCDに出力
する。なお、 CCDおよび CCDの制御回路の構成部分のう
ち、本発明に直接関係しない部分については図示および
その説明を省略する。
【0025】次に、第1の実施例の詳細を説明する。転
送部10の半導体基板上に、信号電荷を転送するための電
極32と出力ゲート34が形成されている。さらに転送部10
には、 CCD電荷検出回路の一部である拡散層FDとリセッ
トトランジスタ18も一体に形成されている。電極32には
2相転送パルスH1、H2 が印加されて順次、信号電荷が半
導体基板内を図1の左方から右方に転送される。信号電
荷は、転送パルスH2が低レベルにある時に出力ゲートの
下を通って拡散層FDに蓄積される。転送ゲート34には、
CCD電荷検出回路への読出しを制御する所定のバイアス
電圧OGが印加されている。
【0026】拡散層FDの電位である画像信号14の1画素
期間TPは、図2に示すように、リセット期間TR、それに
続くフィードスルー期間T0(0レベル期間)、これに続
く信号期間TSからなる。
【0027】画像信号14の生成方法について述べる。リ
セット期間TR中のみハイレベルとなるリセットパルスRS
をリセットゲート24は同期回路30から入力される。そし
てリセットトランジスタ18はオンになる。その結果、拡
散層FDにリセット電圧VRSTが印加され、拡散層FDは一定
のリセット電位にリセット期間中、保持される。リセッ
ト期間TR経過後、リセットパルスRSが低レベルになる
と、リセットトランジスタ18はオフになり、拡散層FDの
電位はフィードスルーレベルになる。
【0028】次に、信号期間TSが開始して、転送パルス
H2が低レベルになると、信号電荷が拡散層FDに流れ込
む。これによる拡散層FDの電位変化DAは、流れ込んだ信
号電荷の積分量に対応している。拡散層FDはアンプSFA
に接続しており、画像信号14はアンプSFA に出力され
る。
【0029】アンプSFA は、 MOSトランジスタ60、62、6
4、66 と、 MOSトランジスタ64、66 をバイアスするため
のゲート電圧VGとからなり、ソースホロア回路が2段に
接続された構成である。ソースホロワ回路は、入力イン
ピーダンスが大きく、出力インピーダンスが低く、イン
ピーダンス変換回路としての機能を有する。アンプSFA
にはドレイン電圧VDD が印加されている。
【0030】なお、アンプSFA の出力16は、この後、例
えばカラーカメラの場合、プロセス処理(γ補正やホワ
イトクリップ等)およびマトリックス処理が行なわれ
る。出力16は、また差動アンプ20にも送られる。
【0031】トランジスタ64、66 は、トランジスタ60、6
2 のバイアス電流を供給するための電流源として機能す
る。
【0032】差動アンプ20は、画像信号16に含まれるノ
イズ、すなわちリセットトランジスタ18で発生するリセ
ットノイズ、およびアンプSFA で発生するゆらぎノイズ
を負帰還ループにより低減するためのものである。差動
アンプ20の出力はリセットトランジスタ18のドレイン22
に入力される。この回路構成により、画像信号16に含ま
れるノイズが低減されることを図3により説明する。
【0033】図3は、リセットトランジスタ18がオンの
時(リセット期間中)における、画像信号16中のノイズ
成分のみに関する CCD電荷検出回路の等価回路を示す。
本図においてリセットトランジスタ18は、雑音電圧NR
(リセットトランジスタのオン抵抗による熱雑音)と、
リセットトランジスタ18のオン抵抗と同じ値で雑音がな
いと仮定した抵抗36とにより表される。熱雑音は、平均
値(直流分)は零であるが、自乗平均値は零ではないと
いう性質を有する。すなわち、<NR>により雑音電圧NR
の平均を表し、<NR2> により雑音電圧NRの自乗平均を表
すこととすると、<NR>=0、<NR2> ≠0である。
【0034】図3においてアンプSFA は、雑音電圧Nf
(ゆらぎノイズ電圧)と、アンプSFAの増幅率と同じ増
幅率を有し、かつ雑音がないとしたソースホロワ回路38
とにより表される。ゆらぎノイズも熱雑音と同様に、平
均値(直流分)は零であるが、自乗平均値は零ではない
という性質を有する。すなわち、<Nf>=0、<Nf2> ≠
0である。
【0035】アンプ38の増幅率は、アンプSFA がソース
ホロワであることから「1」とする。また、アンプ20の
増幅率を「-AV」(AV>0)とする。拡散層FDと半導体基板
の等価回路については、拡散層FDと、拡散層FDが形成さ
れている半導体基板との間にPN接合が存在するため、ダ
イオード40で表している。このとき、画像信号16に含ま
れるノイズ成分VN(アンプ20の反転端子26に入力する電
圧のうちのノイズ成分)の瞬時値については以下の式が
成り立つ。
【0036】
【数1】-AV×VN+NR+Nf=VN この式は、アンプ20の入力電圧VNが、アンプ20とリセッ
トトランジスタ18とアンプSFA とを通過した後に、再び
アンプ20の入力電圧VNに等しくなるということを用いて
いる。数1より、電圧VNは以下のようになる。
【0037】
【数2】VN=(NR+Nf)/( AV+1) また、ノイズの大きさを評価するために、電圧VNの自乗
平均値を求めると以下のようになる。
【0038】
【数3】 <VN2> =<(NR+Nf)2/(AV+1)2>=(<NR2>+< 2NR×Nf>+<Nf2>)/(AV+1)2 =(<NR2>+<Nf2>) /(AV+1)2 この式の計算において、リセットノイズNRと、ゆらぎノ
イズNfとは無相関である、すなわち、<2NR×Nf> =0で
あるという性質を用いている。
【0039】フィードスルー期間T0および信号期間TSに
おける画像信号16には、リセットパルスRSがオフになっ
た時点(リセット期間TRが終了した時点)のノイズVNが
画像信号16に含まれていると考えられるが、この値は、
数2、数3より、本実施例によれば、1/(AV+1)に低減さ
れることがわかる。
【0040】アンプ20の増幅率AVをある程度大きくする
ことにより、リセットノイズおよびゆらぎノイズを大幅
に低減することができる。例えば、増幅率AVが20であれ
ば、ノイズは、1/(20+1)=1/21に低減される。
【0041】本実施例によれば、相関二重サンプリング
回路を用いていないため回路規模が小さく、従って消費
電力が少なく、さらに複雑なサンプリングパルスを必要
としない。
【0042】なお、図1の回路において、アンプ20の非
反転端子28に基準電圧VRを入力するときに、図4に示す
ようにアンプSFA と同一構成のアンプ42を介することと
し、これらのアンプSFA、42は同一の半導体基板内に接近
して形成することとしてもよい。これによりアンプSFA
のデバイス製造工程に起因するアンプSFA の特性のバラ
ツキ、および温度変化に起因するアンプSFA の特性の変
化が生じても、安定してリセット電圧VRSTをリセットト
ランジスタ18に供給することができる。
【0043】また、アンプSFA とアンプ42とは、その内
部の回路構成が同一であるバッファアンプであればよ
く、図1に示すソースホロワを2段に接続した回路構成
のアンプに限られるものではない。フローティングディ
フュージョンアンプとして通常用いられている回路であ
れば、どのような回路構成のものでもよい。
【0044】なお、図4においてコンデンサ44をアンプ
42の後段に設けている理由は、アンプ42の出力46に含ま
れているアンプ42のゆらぎノイズ(1/fノイズ)を低減す
るためである。アンプ42は、負帰還回路20による負帰還
ループに含まれていないため、アンプSFA のゆらぎノイ
ズのように負帰還ループにより低減されるということは
ない。そこで、バイパスコンデンサとしてのコンデンサ
44により、ゆらぎノイズを低減することとしたものであ
る。こうして、安定化された基準電圧VRを供給すること
ができる。なお、コンデンサ44は雑音抑圧用バイパスコ
ンデンサとしての機能を有するため、その容量は比較的
大きいことが必要である。
【0045】次に、第2の実施例について図5により説
明する。本実施例は、負帰還回路をエミッタ接地形トラ
ンジスタ回路48を用いて構成したものである。本図にお
いて第1の実施例と同一の構成要素については同一の符
号を付し、その説明は省略する。
【0046】負帰還回路48は画像信号16を受けて、該信
号16をエミッタ接地トランジスタ回路を用いて反転増幅
した後、信号線52にリセット電圧VRSTを出力する。負帰
還回路48は、バイポーラトランジスタ50と、抵抗REと、
コンデンサCEとから構成されている。
【0047】本回路においては、トランジスタ50のベー
スに印加される画像信号16が増加すると、出力信号52は
減少し、画像信号16が減少すると出力信号が増加する関
係にあるため、ノイズが反転増幅される。そしてリセッ
トトランジスタ18がオンになる時に、トランジスタ50の
コレクタとベース間に負帰還ループが形成され、図1と
同様にしてノイズが低減される。
【0048】この負帰還回路48は、負帰還回路48のバイ
アス電圧(ベース−エミッタ間電圧VBE)が自動的に最適
値に維持されるという性質を有する。このため、アンプ
SFAの製造工程のバラツキ等に起因するアンプSFA の特
性のバラツキによりアンプSFA の出力16に含まれる直流
分が変動する場合にも、安定したリセット電圧VRSTをリ
セットトランジスタ18に供給することができる。
【0049】なお、リセット電圧VRSTは、コレクタ電流
をICとすると、以下のようになる。
【0050】
【数4】VRST=VCC-RC×IC この帰還回路48のノイズに対する電圧増幅率AVは、次の
ように求められる。バイパスコンデンサCEの値を十分大
きく設定すれば、ノイズの周波数に対してトランジスタ
50のエミッタは接地状態と見ることができるから、この
ときのノイズに対する電圧利得AVは、以下のようにな
る。
【0051】
【数5】AV=RC/rE ここで、rEはエミッタ抵抗であり、トランジスタのバイ
アス状態、温度で決まることが知られており、以下のよ
うになる。
【0052】
【数6】rE=VT/IC,VT=kT/q ここで、 kは、ボルツマン定数、 Tは、絶対温度で表示
したトランジスタの温度、 qは、電子1個分の電荷であ
り、VTの値は、例えば、常温(300K)においては約0.026
ボルトである。従って、増幅率AVは、以下のようにな
る。
【0053】
【数7】AV=RC×IC/0.026 さらに、RC= 100Ω、IC=5mA とすると、増幅率AVは約
19となる。従って、ノイズは、1/(AV+1)=1/20にまで大
幅に低減する。本実施例は、第1の実施例と同様に相関
二重サンプリング回路を用いないで、ノイズを低減する
ため、第1の実施例と同様に、回路規模が少なく、従っ
て消費電力が少なく、さらに複雑なサンプリングパルス
を必要としない。
【0054】なお、本実施例のようなエミッタ接地回路
の増幅率AVの周波数特性は、図6に示すようなものであ
ることが知られている。本図においてカットオフ周波数
f1、f2 は以下のような量である。
【0055】
【数8】f1=1/(2π×RE×CE) f2=1/(2π×rE×CE) 従って、増幅率AVを大きくするために、 CCDの駆動周波
数に対してカットオフ周波数f2が十分低いカットオフ周
波数になるようにコンデンサの容量CEを十分大きく設定
することが必要である。
【0056】なお、図5においてコンデンサCCを設けて
いる理由は、リセットトランジスタ18がオンになって、
帰還ループが形成された時に位相補償を行なって帰還ル
ープを安定化するためである。
【0057】次に、第3の実施例について図7により説
明する。本実施例は、図7に示すように負帰還回路72を
ソース接地形アンプにより構成したものである。本実施
例の構成要素のうち、第1、第2の実施例と同一の構成
要素については同一の符号を付し、その説明は省略す
る。負帰還回路72は、 MOSトランジスタ68、70 と、コン
デンサCEと、抵抗RCと、バイアス電流源であるトランジ
スタ70をバイアスするためのゲート電圧VGとから構成さ
れている。この回路72は、第2の実施例におけるエミッ
タ接地形トランジスタを用いた負帰還回路48と同一の動
作をする。負帰還回路72は画像信号16を受けて、該信号
16をソース接地アンプを用いて反転増幅した後、信号線
52に出力する。
【0058】本回路72においては、トランジスタ68のゲ
ートに印加される画像信号16が増加すると、出力信号52
は減少し、画像信号16が減少すると出力信号52が増加す
る関係にあるため、ノイズが反転増幅される。そしてリ
セットトランジスタ18がオンである時に、トランジスタ
68のドレインとゲート間に負帰還ループが形成され、図
1と同様にしてノイズが低減される。
【0059】本実施例においては、ソースホロアアンプ
SFA1は、3段のソースホロアとした。3段目のソースホ
ロアはユニポーラトランジスタ63、67 からなる。2段目
のトランジスタ62のソース出力16が、負帰還回路72のト
ランジスタ68のゲートおよびアンプSFA1の3段目のトラ
ンジスタ63のゲートに入力される。3段目のトランジス
タ63のソース出力がプロセス処理に送られる。
【0060】なお、以上の実施例においては、アンプSF
A の出力をリセットトランジスタのドレインに負帰還す
ることにより、リセットノイズとゆらぎノイズの両方を
低減することとしたが、拡散層FDの出力(リセットトラ
ンジスタのソース出力)をリセットトランジスタのドレ
インに負帰還することにより、リセットノイズのみを低
減することもできる。
【0061】本発明では、相関二重サンプリング回路を
用いなくてもノイズを低減できることを示したが、本発
明の電荷検出回路の出力に相関二重サンプリング回路を
設けることにより、さらにノイズを低減することもでき
る。
【0062】
【発明の効果】このように本発明によれば、回路規模の
小さい負帰還回路を付加することにより、ノイズを大幅
に低減することができる。相関二重サンプリング回路を
用いている従来のノイズ低減回路に比べて大幅に回路規
模および消費電力を減らすことができる。
【0063】また、相関二重サンプリング回路用の複雑
なパルスを必要とせず、 CCDを駆動するためのパルスの
みでよいため、従来必要とされていた相関二重サンプリ
ング回路用パルスのタイミング調整等が不要となり、高
速で CCDを読み出す場合の設計および製造が容易とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る CCD電荷検出回路の第1の実施例
のブロック図である。
【図2】第1の実施例の動作タイミングを示すタイミン
グチャートである。
【図3】第1の実施例の負帰還ループの等価回路図であ
る。
【図4】第1の実施例の変形例のブロック図である。
【図5】本発明に係る CCD電荷検出回路の第2の実施例
のブロック図である。
【図6】第2の実施例の負帰還回路の増幅率の周波数依
存性を示す図である。
【図7】本発明に係る CCD電荷検出回路の第3の実施例
のブロック図である。
【符号の説明】 10 転送部 18 リセットトランジスタ 20 差動アンプ 30 同期回路 48、72 負帰還回路 FD 拡散層 FDA フローティングディフュージョンアンプ Nf ゆらぎノイズ NR リセットノイズ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電荷結合デバイス(CCD) が検出した信号
    電荷を入力されて、該信号電荷に応じた信号を出力する
    CCD電荷検出回路であって、該回路は、 前記 CCDが検出した信号電荷を注入されて、該信号電荷
    に応じた信号電圧を出力するフローティングディフュー
    ジョンと、 該フローティングディフュージョンの電位を周期的に所
    定の電位にするリセットトランジスタと、 前記フローティングディフュージョンが出力する信号電
    圧を受けて増幅する出力回路と、 該出力回路の出力する信号電圧を受けて、前記リセット
    トランジスタがオンとなるリセット期間において、該受
    けた信号電圧を前記リセットトランジスタに負帰還する
    負帰還回路とを有することを特徴とする CCD電荷検出回
    路。
  2. 【請求項2】 CCDが検出した信号電荷を入力されて、
    該信号電荷に応じた信号を出力する CCD電荷検出回路で
    あって、該回路は、 前記 CCDが検出した信号電荷を注入されて、該信号電荷
    に応じた信号電圧を出力するフローティングディフュー
    ジョンと、 該フローティングディフュージョンの電位を周期的に所
    定の電位にするリセットトランジスタと、 前記フローティングディフュージョンが出力する信号電
    圧を受けて増幅する出力回路と、 前記フローティングディフュージョンの出力する信号電
    圧を受けて、前記リセットトランジスタがオンとなるリ
    セット期間において、該受けた信号電圧を前記リセット
    トランジスタに負帰還する負帰還回路とを有することを
    特徴とする CCD電荷検出回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の CCD電荷検出
    回路において、前記負帰還回路は、前記入力された信号
    電圧を反転増幅する反転アンプであることを特徴とする
    CCD電荷検出回路。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の CCD電荷検出回路にお
    いて、前記反転アンプは、差動アンプであることを特徴
    とする CCD電荷検出回路。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の CCD電荷検出回路にお
    いて、前記反転アンプは、バイポーラトランジスタによ
    るエミッタ接地型増幅回路であることを特徴とする CCD
    電荷検出回路。
  6. 【請求項6】 請求項3に記載の CCD電荷検出回路にお
    いて、前記反転アンプは、ユニポーラトランジスタによ
    るソース接地型増幅回路であることを特徴とする CCD電
    荷検出回路。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437378B1 (en) * 1998-09-21 2002-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Charge coupled devices including charge signal amplifiers therein
KR100359770B1 (ko) * 2000-03-02 2002-11-04 주식회사 하이닉스반도체 씨모스 이미지 센서의 액티브 픽셀 회로
KR100544224B1 (ko) * 2002-02-06 2006-01-23 샤프 가부시키가이샤 고체촬상소자 및 전자정보장치
JP2013055448A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 National Institute Of Information & Communication Technology 光検出装置
WO2021085068A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び撮像装置の制御方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437378B1 (en) * 1998-09-21 2002-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Charge coupled devices including charge signal amplifiers therein
KR100359770B1 (ko) * 2000-03-02 2002-11-04 주식회사 하이닉스반도체 씨모스 이미지 센서의 액티브 픽셀 회로
KR100544224B1 (ko) * 2002-02-06 2006-01-23 샤프 가부시키가이샤 고체촬상소자 및 전자정보장치
US7176971B2 (en) 2002-02-06 2007-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and electronic information apparatus
JP2013055448A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 National Institute Of Information & Communication Technology 光検出装置
WO2021085068A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び撮像装置の制御方法

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