JP2635325B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JP2635325B2 JP2635325B2 JP62093282A JP9328287A JP2635325B2 JP 2635325 B2 JP2635325 B2 JP 2635325B2 JP 62093282 A JP62093282 A JP 62093282A JP 9328287 A JP9328287 A JP 9328287A JP 2635325 B2 JP2635325 B2 JP 2635325B2
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- Japan
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- output
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- voltage
- ccd
- imaging device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に関し、特にCCD固体撮像素子
の出力DC電圧の制御回路に関するものである。
の出力DC電圧の制御回路に関するものである。
従来固体撮像素子を用いた装置としてビデオカメラ等
がある。第５図はその信号処理回路の一部のブロック図
を示したものである。
がある。第５図はその信号処理回路の一部のブロック図
を示したものである。
１はCCD撮像素子（以下CCDと略す）、２はCCD1とビデ
オ増幅器（反転増幅器）３の結合コンデンサである。４
はサンプリングホールド回路（以下S/Hと略す）、５お
よび７はバッファー増幅器である。８はクランプ回路で
あって、クランプ用コンデンサ６の出力DC電圧をビデオ
信号のブランキング期間中に固定する為のものである。
オ増幅器（反転増幅器）３の結合コンデンサである。４
はサンプリングホールド回路（以下S/Hと略す）、５お
よび７はバッファー増幅器である。８はクランプ回路で
あって、クランプ用コンデンサ６の出力DC電圧をビデオ
信号のブランキング期間中に固定する為のものである。
第６図はCCD1の出力回路フローティングディフュージ
ョン増幅器を示したものであり、同図（Ａ）はその構成
図、（Ｂ）はポテンシャルレベルを示す。11および12は
電極であり、転送パルスφｓが加わる。13はフローティ
ングディフュージョン（以下FDと略す）。14はリセット
ドレインであり、15で示す電圧Vrefが加わっている。16
はFDの容量（CFD）である。17はMOSFET増幅器であり、1
8は電流源である。動作を第６図（Ｂ）および第７図を
用いて説明する。端子11,12には第７図（Ａ）に示す転
送パルスφｓが印加されており、φｓは“H"のときは、
第６図（Ｂ）の実線で示すポテンシャルレベルとなり、
隣接するポテンシャル井戸から信号電荷Qsigが流れ込
む。同時に端子12の下のポテンシャルレベルも下がり、
FD13の容量CFD16はドレイン電圧Vref15にセットされ
る。次にφｓが“L"となると、第６図（Ｂ）の点線で示
すポテンシャルレベルとなり、信号電荷QsigはFD13に流
れ込み、CFDにはVsig＝Qsig/CFDなる信号電圧が発生す
る。こうして得られた信号電圧はMOSFET増幅器17を経
て、端子19から第７図（Ｂ）に示すような出力信号とし
て取り出される。第７図（Ｃ）で示すように出力信号に
はVsig成分以外にφｓに一致したパルス成分がFD13と電
極11,12間の容量結合により発生してしまう。これは後
のS/Hにより除去される。
ョン増幅器を示したものであり、同図（Ａ）はその構成
図、（Ｂ）はポテンシャルレベルを示す。11および12は
電極であり、転送パルスφｓが加わる。13はフローティ
ングディフュージョン（以下FDと略す）。14はリセット
ドレインであり、15で示す電圧Vrefが加わっている。16
はFDの容量（CFD）である。17はMOSFET増幅器であり、1
8は電流源である。動作を第６図（Ｂ）および第７図を
用いて説明する。端子11,12には第７図（Ａ）に示す転
送パルスφｓが印加されており、φｓは“H"のときは、
第６図（Ｂ）の実線で示すポテンシャルレベルとなり、
隣接するポテンシャル井戸から信号電荷Qsigが流れ込
む。同時に端子12の下のポテンシャルレベルも下がり、
FD13の容量CFD16はドレイン電圧Vref15にセットされ
る。次にφｓが“L"となると、第６図（Ｂ）の点線で示
すポテンシャルレベルとなり、信号電荷QsigはFD13に流
れ込み、CFDにはVsig＝Qsig/CFDなる信号電圧が発生す
る。こうして得られた信号電圧はMOSFET増幅器17を経
て、端子19から第７図（Ｂ）に示すような出力信号とし
て取り出される。第７図（Ｃ）で示すように出力信号に
はVsig成分以外にφｓに一致したパルス成分がFD13と電
極11,12間の容量結合により発生してしまう。これは後
のS/Hにより除去される。
以上説明したようにCCD出力端子19のDC電圧はドレイ
ン14の基準電圧Vref15に依存している。
ン14の基準電圧Vref15に依存している。
第５図に示すビデオ増幅器３はCCD出力信号を反転し
て電圧増幅するもので、一般に高利得を必要とする為、
増幅出力のダイナミックレンジを確保する為に、入力部
は最適バイアス点に固定されている。従ってVrefに依存
しているCCD出力のDC電圧とは関連性がない為、直結す
ることができずに結合コンデンサ２が必要となる。
て電圧増幅するもので、一般に高利得を必要とする為、
増幅出力のダイナミックレンジを確保する為に、入力部
は最適バイアス点に固定されている。従ってVrefに依存
しているCCD出力のDC電圧とは関連性がない為、直結す
ることができずに結合コンデンサ２が必要となる。
S/H4は増幅されたCCD出力信号中の前述した転送パル
スφｓ成分を除去する為のもので、第７図（Ｃ）に示す
S/Hパルスにより、第７図（Ｂ）の斜線にて示す信号成
分Vsigのみを取り出している。
スφｓ成分を除去する為のもので、第７図（Ｃ）に示す
S/Hパルスにより、第７図（Ｂ）の斜線にて示す信号成
分Vsigのみを取り出している。
クランプ回路８は、ビデオ信号の黒レベルが信号のAP
L変化等により変化しないように、１水平ライン毎にブ
ランキング期間中のDC電圧を固定する様に動作する。以
上のように構成されたCCD出力信号の処理回路を、電子
カメラのように電源投入後に速やかに安定した出力信号
を得たいという装置に使用すると極めて不具合が発生す
る。
L変化等により変化しないように、１水平ライン毎にブ
ランキング期間中のDC電圧を固定する様に動作する。以
上のように構成されたCCD出力信号の処理回路を、電子
カメラのように電源投入後に速やかに安定した出力信号
を得たいという装置に使用すると極めて不具合が発生す
る。
これを第８図にて説明する。第８図（Ａ）はCCD及び
信号処理回路に供給する電源電圧の立上りを示すもの
で、時間t0にて立上りが開始され、t2にて完了してい
る。（Ｂ）はCCD出力信号で、DC電圧はほとんど電源電
圧と同時に立上っている。またt2〜t4は所望とするビデ
オ信号である。（Ｃ）は増幅器入力部の変化特性であ
り、コンデンサ２と増幅器３のバイアス回路の時定数に
より、DC電圧の安定には時間t5まで要している。（Ｄ）
は増幅器出力で電圧利得が高い為、時間t3までは増幅器
のダイナミックレンジが確保されずにクリップがかかっ
てしまう。（Ｅ）はクランプ出力であって、t3〜t5のDC
電圧変動を小さく抑えているが、所望とするビデオ信号
はクリップされてしまっている。従ってこの場合は電源
投入後、時間t5以上経た後にビデオ信号を得るようにし
なければならず、レリーズタイムラグの増大や消費電力
の増大等の欠点がある。
信号処理回路に供給する電源電圧の立上りを示すもの
で、時間t0にて立上りが開始され、t2にて完了してい
る。（Ｂ）はCCD出力信号で、DC電圧はほとんど電源電
圧と同時に立上っている。またt2〜t4は所望とするビデ
オ信号である。（Ｃ）は増幅器入力部の変化特性であ
り、コンデンサ２と増幅器３のバイアス回路の時定数に
より、DC電圧の安定には時間t5まで要している。（Ｄ）
は増幅器出力で電圧利得が高い為、時間t3までは増幅器
のダイナミックレンジが確保されずにクリップがかかっ
てしまう。（Ｅ）はクランプ出力であって、t3〜t5のDC
電圧変動を小さく抑えているが、所望とするビデオ信号
はクリップされてしまっている。従ってこの場合は電源
投入後、時間t5以上経た後にビデオ信号を得るようにし
なければならず、レリーズタイムラグの増大や消費電力
の増大等の欠点がある。
これを防ぐ為にコンデンサ２の容量を小さくして、増
幅器３のバイアス回路との時定数を小さくした場合は、
第９図（Ａ）に示すように信号のAPL変化に伴うDC電圧
変動が（Ｂ）に示すように大きくなり、これがクランプ
回路では吸収できなくなって（Ｃ）に示すようにDC変動
の影響が残ってしまい、ビデオ信号の黒レベルが変わっ
て非常に見苦しい画像となってしまう。
幅器３のバイアス回路との時定数を小さくした場合は、
第９図（Ａ）に示すように信号のAPL変化に伴うDC電圧
変動が（Ｂ）に示すように大きくなり、これがクランプ
回路では吸収できなくなって（Ｃ）に示すようにDC変動
の影響が残ってしまい、ビデオ信号の黒レベルが変わっ
て非常に見苦しい画像となってしまう。
本発明は、前述した従来欠点を完全に除去し、ビデオ
信号の黒レベルに何ら変動を与えることなく、電源投入
後速やかに安定したビデオ信号を得ることのできるCCD
撮像装置を提供することを目的とする。
信号の黒レベルに何ら変動を与えることなく、電源投入
後速やかに安定したビデオ信号を得ることのできるCCD
撮像装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明の固体撮像
装置は、フローティングディフュージョン増幅器を有す
るCCD撮像素子において、フローティングディフュージ
ョンをリセットするドレインと、前記CCD撮像素子の出
力に直接接続されたDC直結増幅器と、前記ドレインに与
える電圧を前記CCD撮像素子の出力信号中の前記DC直結
増幅器の出力より得られるDC成分に応じてフィードバッ
ク制御する制御手段と、を備えることによって電源投入
直後の出力を安定化したことを特徴とする。
装置は、フローティングディフュージョン増幅器を有す
るCCD撮像素子において、フローティングディフュージ
ョンをリセットするドレインと、前記CCD撮像素子の出
力に直接接続されたDC直結増幅器と、前記ドレインに与
える電圧を前記CCD撮像素子の出力信号中の前記DC直結
増幅器の出力より得られるDC成分に応じてフィードバッ
ク制御する制御手段と、を備えることによって電源投入
直後の出力を安定化したことを特徴とする。
本発明によれば、CCDのフローティングディフュージ
ョンをリセットするリセットドレインの基準電圧を、CC
D出力のDC直結増幅器の出力DC電圧により制御するよう
に構成したことで、電源投入後の速やかな安定した出力
信号を得ることができる。またコンデンサ結合を用いな
い為にサグ等、歪のない映像信号を得ることができる。
ョンをリセットするリセットドレインの基準電圧を、CC
D出力のDC直結増幅器の出力DC電圧により制御するよう
に構成したことで、電源投入後の速やかな安定した出力
信号を得ることができる。またコンデンサ結合を用いな
い為にサグ等、歪のない映像信号を得ることができる。
第１図に本発明の実施例のブロック図を示す。図にお
いて３ないし10は第５図に示した従来例と同一の機能を
有するブロックである。21は本発明に供することの可能
なCCD撮像素子、22はDC検出器、23は比較器である。
いて３ないし10は第５図に示した従来例と同一の機能を
有するブロックである。21は本発明に供することの可能
なCCD撮像素子、22はDC検出器、23は比較器である。
第２図はこのCCD21の出力回路部を示したものであ
り、（Ａ）はその構成図、（Ｂ）はポテンシャルレベル
を示したものである。符号11〜14、16〜19は従来例と同
一の機能を有するものであり、24はリセットドレイン14
に印加する基準電圧を外部より供給する為の端子であ
る。
り、（Ａ）はその構成図、（Ｂ）はポテンシャルレベル
を示したものである。符号11〜14、16〜19は従来例と同
一の機能を有するものであり、24はリセットドレイン14
に印加する基準電圧を外部より供給する為の端子であ
る。
この基準電圧供給端子24には、第１図に示すようにバ
ッファ５の出力のDCを検出するDC検出器22の出力を比較
器23にて電圧V2と比較し、その出力が加わるように構成
されている。このDC検出器22は、第６図に示すように、
例えば水平ブランキング期間中のある期間をゲートする
スイッチSW1と、その制御を行うゲートパルスと、ゲー
トして得た電位をホールドするコンデンサC3により簡単
に構成される。
ッファ５の出力のDCを検出するDC検出器22の出力を比較
器23にて電圧V2と比較し、その出力が加わるように構成
されている。このDC検出器22は、第６図に示すように、
例えば水平ブランキング期間中のある期間をゲートする
スイッチSW1と、その制御を行うゲートパルスと、ゲー
トして得た電位をホールドするコンデンサC3により簡単
に構成される。
以上のように構成されたCCD及びその出力信号処理回
路の電源投入後のDC電圧変化を第３図を用いて説明す
る。第３図（Ａ）は電源電圧の立上りを示すもので、t0
にて電源が投入され、t2にて立上りが完了している。
（Ｂ）はCCD出力信号であり、DC電圧は電源VDDとほぼ同
時に立ち上がっている。（Ｃ）は増幅器出力であり、CC
D21と増幅器３の間に結合コンデンサを用いていない為
にt2＋Δｔで立上る。ΔｔはDC検出器22のホールドコン
デンサC3の充放電時定数に関係するものであり、毎水平
ブランキング期間ゲートする方式においては、一般に1m
s以下とすることができる。（Ｄ）はクランプ出力であ
り、t2＋Δｔにて安定した出力を得ることができる。
路の電源投入後のDC電圧変化を第３図を用いて説明す
る。第３図（Ａ）は電源電圧の立上りを示すもので、t0
にて電源が投入され、t2にて立上りが完了している。
（Ｂ）はCCD出力信号であり、DC電圧は電源VDDとほぼ同
時に立ち上がっている。（Ｃ）は増幅器出力であり、CC
D21と増幅器３の間に結合コンデンサを用いていない為
にt2＋Δｔで立上る。ΔｔはDC検出器22のホールドコン
デンサC3の充放電時定数に関係するものであり、毎水平
ブランキング期間ゲートする方式においては、一般に1m
s以下とすることができる。（Ｄ）はクランプ出力であ
り、t2＋Δｔにて安定した出力を得ることができる。
第４図は第１図の実施例における比較器23をバッファ
増幅器31とDCレベルシフター32で置き替えたもので、回
路的にはより簡易な構成とすることができる。これは増
幅器３が高利得な反転増幅器であることによって実現さ
れる。
増幅器31とDCレベルシフター32で置き替えたもので、回
路的にはより簡易な構成とすることができる。これは増
幅器３が高利得な反転増幅器であることによって実現さ
れる。
以上説明したように、本発明によれば、CCDのフロー
ティングディフュージョンをリセットするリセットドレ
インの基準電圧を、CCD出力のDC直結増幅器の出力DC電
圧により制御するように構成したことで、電源投入後の
速やかな安定した出力信号を得ることができる。またコ
ンデンサ結合を用いない為にサグ等、歪のない映像信号
を得ることができる。
ティングディフュージョンをリセットするリセットドレ
インの基準電圧を、CCD出力のDC直結増幅器の出力DC電
圧により制御するように構成したことで、電源投入後の
速やかな安定した出力信号を得ることができる。またコ
ンデンサ結合を用いない為にサグ等、歪のない映像信号
を得ることができる。
第１図は本発明実施例のブロック図、 第２図（Ａ）は第１図示の実施例の出力回路図、同図
（Ｂ）はそのポテンシャルレベルを示す図、 第３図は電源電圧、CCD出力信号、増幅器出力およびク
ランプ出力の時間変化を示す図、 第４図は本発明の他の実施例のブロック図、 第５図は、従来の固体撮像装置の信号処理回路の一部の
ブロック図、 第６図（Ａ）は従来のフローティングディフュージョン
増幅器の構成図、同図（Ｂ）はポテンシャルレベルを示
す図、 第７図（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ従来例に
おける転送パルス、出力信号およびサンプリングホール
ドパルスの時間変化を示す図、 第８図は従来例における電源電圧、CCD出力信号、増幅
器入力、増幅器出力およびクランプ回路出力の時間変化
を示す図、 第９図（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ結合コン
デンサ容量を小さくした従来例におけるCCD出力、増幅
器出力およびクランプ回路出力の時間変化を示す図であ
る。 １……CCD撮像素子、２……結合コンデンサ、３……ビ
デオ増幅器、４……サンプリングホールド回路、5,7…
…バッファ増幅器、６……クランプ用コンデンサ、８…
…クランプ回路、11,12……電極、13……フローティン
グディフュージョン、14……リセットドレイン、17……
MOSFET増幅器、18……電流源、21……CCD撮像素子、22
……DC検出器、23……比較器、31……バッファ増幅器、
32……DCレベルシフタ。
（Ｂ）はそのポテンシャルレベルを示す図、 第３図は電源電圧、CCD出力信号、増幅器出力およびク
ランプ出力の時間変化を示す図、 第４図は本発明の他の実施例のブロック図、 第５図は、従来の固体撮像装置の信号処理回路の一部の
ブロック図、 第６図（Ａ）は従来のフローティングディフュージョン
増幅器の構成図、同図（Ｂ）はポテンシャルレベルを示
す図、 第７図（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ従来例に
おける転送パルス、出力信号およびサンプリングホール
ドパルスの時間変化を示す図、 第８図は従来例における電源電圧、CCD出力信号、増幅
器入力、増幅器出力およびクランプ回路出力の時間変化
を示す図、 第９図（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ結合コン
デンサ容量を小さくした従来例におけるCCD出力、増幅
器出力およびクランプ回路出力の時間変化を示す図であ
る。 １……CCD撮像素子、２……結合コンデンサ、３……ビ
デオ増幅器、４……サンプリングホールド回路、5,7…
…バッファ増幅器、６……クランプ用コンデンサ、８…
…クランプ回路、11,12……電極、13……フローティン
グディフュージョン、14……リセットドレイン、17……
MOSFET増幅器、18……電流源、21……CCD撮像素子、22
……DC検出器、23……比較器、31……バッファ増幅器、
32……DCレベルシフタ。
Claims (1)
- 【請求項１】フローティングディフュージョン増幅器を
有するCCD撮像素子において、 フローティングディフュージョンをリセットするドレイ
ンと、 前記CCD撮像素子の出力に直接接続されたDC直結増幅器
と、 前記ドレインに与える電圧を前記CCD撮像素子の出力信
号中の前記DC直結増幅器の出力より得られるDC成分に応
じてフィードバック制御する制御手段と、 を備えることによって電源投入直後の出力を安定化した
ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093282A JP2635325B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093282A JP2635325B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63260282A JPS63260282A (ja) | 1988-10-27 |
| JP2635325B2 true JP2635325B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=14078071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62093282A Expired - Fee Related JP2635325B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635325B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084137B2 (ja) * | 1988-01-12 | 1996-01-17 | 日本電気株式会社 | 電荷転送装置の出力回路 |
| JP2773462B2 (ja) * | 1991-04-26 | 1998-07-09 | 日本電気株式会社 | 電荷結合素子の信号処理回路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601791B2 (ja) * | 1979-06-07 | 1985-01-17 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPS60120674A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-28 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US4562475A (en) * | 1984-03-15 | 1985-12-31 | Rca Corporation | DC Restoration of synchronously detected CCD imager output signals |
| JPS61129965A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電荷転送装置の出力回路 |
-
1987
- 1987-04-17 JP JP62093282A patent/JP2635325B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63260282A (ja) | 1988-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |