JPS59143479A - 固体撮像装置の信号読み出し装置 - Google Patents
固体撮像装置の信号読み出し装置Info
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- JPS59143479A JPS59143479A JP58016065A JP1606583A JPS59143479A JP S59143479 A JPS59143479 A JP S59143479A JP 58016065 A JP58016065 A JP 58016065A JP 1606583 A JP1606583 A JP 1606583A JP S59143479 A JPS59143479 A JP S59143479A
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- Japan
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- signal
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- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はCCD (Charge ConpledDe
vice )やCP D (Charge primi
ng 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。
vice )やCP D (Charge primi
ng 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。
マトリッ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
だめの縦方向のCCDII〜INおよび水平方向のCC
D3と、転送された信号を増幅して出力する出力AMP
4がら成。ている。
光部9と、光ダイオードに蓄積された光信号を読み出す
だめの縦方向のCCDII〜INおよび水平方向のCC
D3と、転送された信号を増幅して出力する出力AMP
4がら成。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・L荷量Qs
を電圧量に変換する小さな静准答景Co、31はg量C
o間に信号覗荷量Qsに比例して生じる信号電圧V o
” Q s / Coを低インピーダンスで出力する
ソース・7才ロア用MO8型F E T 32は容ME
Co内の信号電荷titQ sを外部に取シ除くため
のリセット用M OS mF E Tである。
を電圧量に変換する小さな静准答景Co、31はg量C
o間に信号覗荷量Qsに比例して生じる信号電圧V o
” Q s / Coを低インピーダンスで出力する
ソース・7才ロア用MO8型F E T 32は容ME
Co内の信号電荷titQ sを外部に取シ除くため
のリセット用M OS mF E Tである。
コ(7)第1 図、 @ 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・16号電荷を、
垂直帰線期間の間に縦方向のCCD11〜IN内に移す
。や1泊方向の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。
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・16号電荷を、
垂直帰線期間の間に縦方向のCCD11〜IN内に移す
。や1泊方向の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。
水平帰線期間に水平方向のCCDに移しだ信号電荷は、
それに絖く1水平期間に水平方向のCODに水平走査の
クロックパルスを加えることによって順次容iCo内に
転送する。を番目のクロックパルスでy喰Coに移した
(ハ <t)1 信号電荷Qsは、容量Co間に電圧■。を生じ、(t) ソース・フォロア出力端33から電圧VOのホールドパ
ルス(第3図パルス4 /、 ) 音出力する。こ(4 のi+=号i毬荷Qsをリセット用MOS型FET32
を通して外部に取シ除く。また次のt+1番(t) 目のクロックパルスで再び次の信号電荷Qsを容(t) 量coに4多し、電圧V、のホールドパルス図パルス4
(t+1))を出力する。以下同様の操作を繰り返えす
ことによって順次信号を、信号(4(4 電荷Qsに比例した電圧Voのホールドパルスの列(第
3 19(c) )として出力する。信号成分は第3図
(C)の出力1言号の変調信号成分をLPFによって取
シ出すことによって・倚られる。
それに絖く1水平期間に水平方向のCODに水平走査の
クロックパルスを加えることによって順次容iCo内に
転送する。を番目のクロックパルスでy喰Coに移した
(ハ <t)1 信号電荷Qsは、容量Co間に電圧■。を生じ、(t) ソース・フォロア出力端33から電圧VOのホールドパ
ルス(第3図パルス4 /、 ) 音出力する。こ(4 のi+=号i毬荷Qsをリセット用MOS型FET32
を通して外部に取シ除く。また次のt+1番(t) 目のクロックパルスで再び次の信号電荷Qsを容(t) 量coに4多し、電圧V、のホールドパルス図パルス4
(t+1))を出力する。以下同様の操作を繰り返えす
ことによって順次信号を、信号(4(4 電荷Qsに比例した電圧Voのホールドパルスの列(第
3 19(c) )として出力する。信号成分は第3図
(C)の出力1言号の変調信号成分をLPFによって取
シ出すことによって・倚られる。
ところで$2dの出,pAMP回路において、容量[3
2内にホールドした信号電荷数QSを外部に取り除くた
めのリセット用MOS型↑’ E T 3 2は理想的
スイッチ素子ではなく、ON抵抗を有している。そのた
めリセット用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tco間に発
生するが、リセット用へ408型1” E T 3 2
がOFF状態になった時、その時間容量Co間に発生し
ている雑跨心圧の瞬時値がホールドされ、出力信号内に
混入する。
2内にホールドした信号電荷数QSを外部に取り除くた
めのリセット用MOS型↑’ E T 3 2は理想的
スイッチ素子ではなく、ON抵抗を有している。そのた
めリセット用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tco間に発
生するが、リセット用へ408型1” E T 3 2
がOFF状態になった時、その時間容量Co間に発生し
ている雑跨心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匠信号も含め、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。
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はリセット用MOS型F’ETのON抵
抗熱雑音によって容量Co間に生じた雑音電圧部分、6
2はスイッチがOFF状態になった瞬間における雄片電
圧がホールドされたことによって生じる帷「波形を示す
。同図からも明らかなように、61の雑音電圧は正負寵
圧同硲率で生じ、その平均匝は小さなものであるのに対
し、62のホールドされる帷斤は(以下リセット雑音と
記す)、61の’?(Il. Ef− 電圧の瞬時直そ
のものがホールドされるため、非常に大きな雄片信号を
発生させる。
抗熱雑音によって容量Co間に生じた雑音電圧部分、6
2はスイッチがOFF状態になった瞬間における雄片電
圧がホールドされたことによって生じる帷「波形を示す
。同図からも明らかなように、61の雑音電圧は正負寵
圧同硲率で生じ、その平均匝は小さなものであるのに対
し、62のホールドされる帷斤は(以下リセット雑音と
記す)、61の’?(Il. Ef− 電圧の瞬時直そ
のものがホールドされるため、非常に大きな雄片信号を
発生させる。
従来このリセット雑音の除去はクランプ回路を用いて行
なっている。第5図はその回路構成例を、まだ第6図は
この回路によるリセット雑音除去の原理の説明図である
。すなわち11体撮像装置7の出力信号波.′X6図(
a)は、まずクランプ回路51に通芒れリセット雑音の
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 +0] (C)の様にリ
セット雑跨の部分はクランプによって除かれ、1言号部
分のみ残される。従ってさらにLPF52によって変調
信号成分を取シ出すことによってリセット雑音のない信
号成分を得ることができるというものである。
なっている。第5図はその回路構成例を、まだ第6図は
この回路によるリセット雑音除去の原理の説明図である
。すなわち11体撮像装置7の出力信号波.′X6図(
a)は、まずクランプ回路51に通芒れリセット雑音の
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 +0] (C)の様にリ
セット雑跨の部分はクランプによって除かれ、1言号部
分のみ残される。従ってさらにLPF52によって変調
信号成分を取シ出すことによってリセット雑音のない信
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A M Pl路においては、上記リセ
ット雑音の原因になるスイッチ用MOS型FET3 2
だけでなく、ソース・フォロア用MOS型FF,Ta2
も熱准音源による白色のランダム雑音を発生している。
ット雑音の原因になるスイッチ用MOS型FET3 2
だけでなく、ソース・フォロア用MOS型FF,Ta2
も熱准音源による白色のランダム雑音を発生している。
従って実際の固体虚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。
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、スイッチ用MOS型FET32によって容量
Co間に発生する雑音電圧をホールドした結果生じたリ
セット雑音をほぼ完全に除去することができるのに対し
、逆にソース・フォロア用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))、取り出しだ1言号のSN比の改善率は
低いものに市まっている。
し回路は、スイッチ用MOS型FET32によって容量
Co間に発生する雑音電圧をホールドした結果生じたリ
セット雑音をほぼ完全に除去することができるのに対し
、逆にソース・フォロア用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))、取り出しだ1言号のSN比の改善率は
低いものに市まっている。
本尤明の目的は、上記の如き欠点を除き、ソース・フォ
ロア用MOS型FETによる雑音を増加させることなく
、リセット雑音を除去する1言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。
ロア用MOS型FETによる雑音を増加させることなく
、リセット雑音を除去する1言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IF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1 期間(水平定食のリセットパルス周期Tの7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1絞再
置においてリセット雑音のみ含む時間1゛−τ、−丁と
1ご号も含む時間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。
を2つに分け、その一方の出力信号を一定1 期間(水平定食のリセットパルス周期Tの7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1絞再
置においてリセット雑音のみ含む時間1゛−τ、−丁と
1ご号も含む時間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。
第7図は本発明による13号読み出し回路の実施I!A
J1題、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。
J1題、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71gjにおいて57は固体撮像装置7を、1%動す
る駆動回路で、水平走肴におけるクロックパルスφHI
+φH2のクロック周波数及びリセットパルスφRの周
波数を7.16MHzに設定する。従ってリセットパル
スφRの周期Tは約140nsecとなる。またリセッ
トパルスφRの幅τ7 (第4図(b))は、第2図容
量Coに蓄積した信号1荷を除去するのに十分な時間約
20nsecに設定する。−力信号転送パルスφH2の
立ち上がシ位置はリセットパルスφRの立ち下がり位置
より約600派遅れた位置に設定し、リセット雑音のみ
含む期間T−T1−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、水平走肴におけるクロックパルスφHI
+φH2のクロック周波数及びリセットパルスφRの周
波数を7.16MHzに設定する。従ってリセットパル
スφRの周期Tは約140nsecとなる。またリセッ
トパルスφRの幅τ7 (第4図(b))は、第2図容
量Coに蓄積した信号1荷を除去するのに十分な時間約
20nsecに設定する。−力信号転送パルスφH2の
立ち上がシ位置はリセットパルスφRの立ち下がり位置
より約600派遅れた位置に設定し、リセット雑音のみ
含む期間T−T1−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g置出力信号波形■oを
第8図(a)に示す。第8図(a)の出力信号vo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)たけずらした麦(第8閏の)V
o’)引きX器55により遅延しない他方の出力信号V
Oから差し引く(第8図(C)V+ )。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
らかなようにリセット雑音は除去さtシ、1g号部分と
ソース・フォロア用へ10S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
グ回(ルスφS(第8図(d))でサンプリングするだ
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(e)v2にはすでにリセット雑音は含まれていな
い。
第8図(a)に示す。第8図(a)の出力信号vo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)たけずらした麦(第8閏の)V
o’)引きX器55により遅延しない他方の出力信号V
Oから差し引く(第8図(C)V+ )。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
らかなようにリセット雑音は除去さtシ、1g号部分と
ソース・フォロア用へ10S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
グ回(ルスφS(第8図(d))でサンプリングするだ
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(e)v2にはすでにリセット雑音は含まれていな
い。
またソース・フォロア用MO8型FETの雑音も雑音電
圧の瞬時値ケホールドする操作がないため、雑音レベル
は小さい。そのだめ第8図(e)の波形v2の変調1ぎ
号成分をLPF52によって取り出し、1言号処理回路
53によってテレビ15号に必要な5YNC等同期信号
を挿入することにより、SN比の扁いテレビ信号を得る
ことができる。
圧の瞬時値ケホールドする操作がないため、雑音レベル
は小さい。そのだめ第8図(e)の波形v2の変調1ぎ
号成分をLPF52によって取り出し、1言号処理回路
53によってテレビ15号に必要な5YNC等同期信号
を挿入することにより、SN比の扁いテレビ信号を得る
ことができる。
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τ、。
の領域64が存在すればよく、任意のτ、。
τに対し、遅延時間Δは
0〈Δ<T−r、 ・・・・・・・・・・・・川
・・・・・・(1)の範囲内、サンプリングパルス幅τ
Sは0くτs<MIN(τ、Δ、T−τ、−Δ、T−τ
、−T) ・(2)の・1,1)μm]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7ヒめ、パルス幅τ、Ts及び遅延時間Δ
は各々に設定することが頃ましい。上記実施例は(3)
式の条件に従って設定したものである。
・・・・・・(1)の範囲内、サンプリングパルス幅τ
Sは0くτs<MIN(τ、Δ、T−τ、−Δ、T−τ
、−T) ・(2)の・1,1)μm]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7ヒめ、パルス幅τ、Ts及び遅延時間Δ
は各々に設定することが頃ましい。上記実施例は(3)
式の条件に従って設定したものである。
以上本9d明1l−1,第2図の出力AMP回路例によ
って説明したが、第9図の出力A IX4 P回路等、
一般にA M P入力端谷tco間に現われる信号電圧
をイカあるいは電圧増幅するタイプの出力AMP回路を
MするCCD型固体撮像装置あるいは第10図の様なh
ios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@等のイh°号読
み出しにも使用することができる。
って説明したが、第9図の出力A IX4 P回路等、
一般にA M P入力端谷tco間に現われる信号電圧
をイカあるいは電圧増幅するタイプの出力AMP回路を
MするCCD型固体撮像装置あるいは第10図の様なh
ios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@等のイh°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′延性
あるいは擬1g号峨荷を読み出すだめの転送ゲート、+
JI Xlは抽号祇荷をCCDに、l3LC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
ためのスイッチMO8ゲート、φt。
あるいは擬1g号峨荷を読み出すだめの転送ゲート、+
JI Xlは抽号祇荷をCCDに、l3LC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
ためのスイッチMO8ゲート、φt。
φX、φR,VRは各々端子TX2 、 Txt 、
B I、 C。
B I、 C。
BLDに加えるパルス、φVは垂直スイッチMOSゲー
トに加えるパルスを表わす。
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A
MP入カーGMCO間に現われる1ぎ号電圧金13;力
めるいはtlI、圧瑠幅するタイプの出力AMP金有す
る固体撮像装置において、出力AMPソース・フォロア
用MO8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、リセット雑音を除去し、SN比の
商いテレビ遣号を得ることができる。
MP入カーGMCO間に現われる1ぎ号電圧金13;力
めるいはtlI、圧瑠幅するタイプの出力AMP金有す
る固体撮像装置において、出力AMPソース・フォロア
用MO8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、リセット雑音を除去し、SN比の
商いテレビ遣号を得ることができる。
第1図はCCD型向体倣像装置の原理図、第2図は出力
A IMPの回路例、第3図はその出力波形の説明図、
44図はリセット雑音の説明図、第5図9遍6図は便来
のりセント雑音を除去する信号の11ノ゛d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ット
雑音を除去する1ぎ号の仇み出し回路とその説明図、第
9図は第2図以外の出力AJJP回路例、第1O図は本
発明を適用できる第 1 図 v z 口 不 3 n 翳 4 凹 第 5 図 第 に 図 第 7 図 第 8 図 第 q 目 (0−〕 (b) ′″fJlo 図
A IMPの回路例、第3図はその出力波形の説明図、
44図はリセット雑音の説明図、第5図9遍6図は便来
のりセント雑音を除去する信号の11ノ゛d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ット
雑音を除去する1ぎ号の仇み出し回路とその説明図、第
9図は第2図以外の出力AJJP回路例、第1O図は本
発明を適用できる第 1 図 v z 口 不 3 n 翳 4 凹 第 5 図 第 に 図 第 7 図 第 8 図 第 q 目 (0−〕 (b) ′″fJlo 図
Claims (1)
- 1、連続するパルス状の信号電荷Qsを、順次A M
P入力端1浄或容量Co内に蓄積し、容量Co間に現わ
れる信号電圧を増幅して出力する出力A M PM路を
有する固体装置において、該出力A M PM路の出力
信号を2つに分け、その一方の出力信号を一定時間Δだ
け他方の出力信号に対し遅延した後、前記他方の出力信
号から差し引き、容量CoK蓄積した信号電荷Qsを除
去する際に元年するリセット雑音を含まない差信号の部
分をサンプリングした後、ローパスフィルタを介して1
核サンプリング1言号の変調信号成分を取り出すように
構成したことをir!j徴とする固体撮像装置4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 true JPS59143479A (ja) | 1984-08-17 |
| JPH059987B2 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) |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH059987B2 (ja) | 1993-02-08 |
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