JP2891880B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2891880B2 JP6206459A JP20645994A JP2891880B2 JP 2891880 B2 JP2891880 B2 JP 2891880B2 JP 6206459 A JP6206459 A JP 6206459A JP 20645994 A JP20645994 A JP 20645994A JP 2891880 B2 JP2891880 B2 JP 2891880B2
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    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
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    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
に電荷結合素子(CCD)を用いたテレビジョンカメラ
などの撮像用の固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDなどこの種の固体撮像素子は、近
年の半導体技術の進歩によって、より高解像度のCCD
が開発され、放送用カメラなどの高品質な画像が要求さ
れる分野にも広く用いられるようになってきている。一
方、以上の高解像度化に伴なうチップサイズの縮小化、
高密度化により、1画素当たりの信号電荷量が減少する
ため感度およびダイナミックレンジ確保のため低雑音化
が必要不可欠であり、そのための様々な工夫が考案され
ている。
【0003】CCDの出力アンプで発生するノイズを低
減し、感度を向上させるこの種の代表的な技術として、
CCDの出力信号を2組のサンプルホールド回路でサン
プルホールドした信号を差動回路で減算することにより
信号期間のS/Nを向上させる特開平4−360473
等記載の相関2重サンプリング回路や、CCDの出力信
号をバッファ回路で受けたのち2つに分割しその一方を
遅延回路を通過させ、差動アンプを用いて他の一方の信
号との電位差すなわちフイードスルー期間と信号期間の
電位差を検出する遅延差検出型雑音除去回路などがあ
る。
【0004】また、この遅延差検出型雑音除去回路の高
域での利得特性の劣化要因である差動アンプを除去した
改良型のものとして、バッファ回路で受けたCCDの出
力信号を終端が接地された遅延回路にに供給しその反射
信号と入射信号とを合成加算して、フイードスルー期間
と信号期間の電位の差を検出することにより両期間に重
畳された雑音成分を除去する特開平1−208975号
公報記載の反射型遅延雑音除去回路がある。
【0005】上記反射型遅延雑音除去回路を含む従来の
第1の固体撮像装置をブロックで示す図3(A)を参照
すると、この従来の固体撮像装置は、固体撮像素子であ
るCCD1と、CCD1を駆動して1画素期間内に検出
済の信号電荷をリセットドレイン部に掃き出すリセット
期間t1と電荷検出部の電位を一定電位にリセットする
フイードスルー期間t2と信号電荷が電荷検出部に注入
される信号期間t3とに分割して出力信号aを生成する
駆動回路2と、出力信号aを受け次段以降の回路に供給
する信号Aを生成するバッファ回路3と、入力端がバッ
ファ回路3の出力端に終端(出力端)が接地にそれぞれ
接続されたディレイライン4と、ディレイライン4の入
力端からの入射信号A/反射信号Bの合成信号cの供給
を受けるエミッタフォロワ回路5と、エミッタフォロワ
回路5の出力信号Cのうち信号期間t3およびフイード
スルー期間t2の電位差を抜出すゲート回路6と、この
ゲート回路6の制御用のゲートパルスGを供給するパル
ス発生回路7とを備える。
【0006】CCD1の構成をブロックで示す図3
(B)を参照すると、このCCD1は、駆動パルスφH
1,φH2で駆動される全段共通の駆動電極17A,1
7Bにより信号電荷を水平方向に転送しゲートパルスO
Gの供給に応答して出力ゲート12から出力電荷caを
出力する水平転送レジスタ11と、出力電荷caの電荷
検出部である浮遊拡散層13と、リセット期間に排出さ
れた電荷を受けるリセットドレイン15と、ゲートにリ
セット信号φRの供給を受け浮遊拡散層13の電荷をリ
セットドレイン15に排出するリセット用のトランジス
タ14と、浮遊拡散層13からの信号電荷ca対応の出
力信号aを出力する出力アンプ16とを含む。
【0007】次に、図3およびこの回路の動作タイムチ
ャートを示す図4を参照して、従来の固体撮像装置の動
作について説明すると、まず、駆動回路2からのリセッ
ト信号φRおよび位相が相互に反転している駆動パルス
φH1,φH2の供給に応答してリセット期間t1,フ
イードスルー期間t2,信号期間t3から成る出力信号
aが発生する。CCD1の出力信号aはバッファ回路3
で受けたのち入射信号Aとしてディレイライン4に供給
される。ディレイライン4は、入射信号Aをフイードス
ルー期間t2に相当する時間反射遅延させた後反射信号
Bを出力し入力端において合成信号cを生成する。この
合成信号cはエミッタフォロワ回路5の出力信号Cとし
てゲート回路6に供給される。ゲート回路6はパルス発
生回路7からのゲートパルスGの供給に応答して、信号
Cのフイードスルー期間t2と信号期間t3との差信号
を抽出する。これにより、リセット期間t1におけるリ
セットノイズやCCD1の出力アンプで発生する1/f
ノイズなどを低減するものである。
【0008】この種の固体撮像装置では、低照度時にお
ける撮像対象が暗いときの感度改善方法として、CCD
の水平方向の複数画素分の信号電荷を内部の電荷検出部
で加算し感度を著しく改善する方法が公知である。この
場合、上記複数画素対応の解像度低下と感度向上の度合
とがトレードオフ関係となる。
【0009】上述した従来の第1の固体撮像装置に、こ
の低照度時の感度改善方法を付加した従来の第2の固体
化撮像装置を図3と共通の構成要素には共通の参照文字
/数字を付して同様にブロックで示す図5を参照する
と、図3と共通の構成要素1〜7に加えて、遅延時間が
t2+1画素周期(t1+t2t3)である第2のディ
レイライン8と、ディレイライン4および8を切替るス
イッチ9とをさらに備える。
【0010】動作について説明すると、高照度の場合の
通常の動作では、スイッチ9はディレイライン4を接続
して図3の回路と同一構成とするとともに、1画素周期
毎にリセット信号φRをトランジスタ4のゲートに供給
し浮遊拡散層13の電荷をリセットドレイン15に排出
している。低照度の場合はスイッチ9はディレイライン
8を接続するとともに、2画素周期毎にリセット信号φ
Rをトランジスタ4のゲートに供給することにより、浮
遊拡散層13は2周期分の信号電荷aが加算され高S/
Nの出力信号を得ることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の第1の
固体撮像装置の低照度時のS/Nを改善を図った従来の
第2の固体撮像装置は、高照度時と低照度時の各々に対
応してディレイラインを切替る高周波信号用のスイッチ
や上記低照度時対応の高周波信号を長時間遅延させるデ
ィレイラインなどが必要となり、周辺回路規模の大幅な
増加やインピーダンスの整合などの不安定要因が増大す
るという欠点があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板上に形成された光電変換素子群とこの光
電変換素子群で光電変換された信号電荷を転送する電荷
転送レジスタと転送された前記信号電荷を検出する浮遊
拡散型の電荷検出部とこの電荷検出部の電位変化を出力
する出力アンプと前記電荷検出部の電位を一定電位にリ
セットするリセット部と検出済みの前記信号電荷を掃き
出すリセットドレイン部とを含む電荷結合素子と、この
電荷結合素子を駆動して1画素周期内に前記信号電荷が
前記電荷検出部に注入される第1の期間と前記電荷検出
部の前記信号電荷が前記リセッットドレイン部に掃き出
される第2の期間と前記電荷検出部の電位が一定電位に
リセットされる第3の期間とに分割して撮像出力信号を
得る第1の駆動信号を発生する駆動回路と、前記撮像出
力信号を遅延させ遅延信号および非遅延信号を生成しこ
の非遅延信号の前記第1の期間と前記遅延信号の前記第
3の期間とを同時化させる遅延回路およびこれら遅延お
よび非遅延信号の差分を映像出力信号として発生する雑
音除去回路を備える固体撮像装置において、前記電荷結
合素子が前記電荷転送レジスタの一部に第2の駆動信
号の供給に応答して前記信号電荷の転送又転送停止を
独立に制御可能とする独立の駆動電極を備え、前記駆動
回路が1画素周期および予め定めた複数の画素周期の
いずれか一方毎に選択的に前記第2の駆動信号を供給す
る第2の駆動信号発生回路を備え、前記第2の駆動信号
の前記複数の画素周期のとき前記電荷結合素子がこの
数の画素数分の前記信号電荷を加算した前記像出力信
号を発生することを特徴とするものである。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を図3と共通の構成要
素には共通の参照文字/数字を付して同様にブロックで
示す図1を参照すると、この図に示す本実施例の固体撮
像装置は、従来と共通のバッファ回路3と、ディレイラ
イン4と、エミッタフォロワ回路5と、ゲート回路6
と、パルス発生回路7とに加えて、CCD1の代りに全
段共通の駆動電極17A,17Bと出力ゲート12との
間に設けた最終電極18を有する水平転送レジスタ11
Aを備えるCCD1Aと、駆動回路2の代りにこの最終
電極18の駆動パルスφH2Lをさらに供給する駆動回
路2Aとを備える。
【0014】次に、図1を参照して本実施例の動作につ
いて説明すると、まず、CCD1の水平転送レジスタ1
1Aは駆動電極17A,17Bが駆動回路2Aから供給
される駆動パルスφH1,φH2により駆動され、同時
に独立に供給される駆動パルスφHLにより最終電極が
駆動されて信号電荷を水平方向に転送する。この水平転
送レジスタ11Aで転送された信号電荷は浮遊拡散層1
3で電圧信号caとして検出され出力アンプ16を経由
してCCD1の出力信号aとして出力される。この出力
信号aは、バッファ回路3とディレイライン4とエミッ
タフォロワ回路5とパルス発生回路7およびゲート回路
6とから成る従来と共通の反射型遅延差雑音除去回路に
送られる。
【0015】ここで、水平転送レジスタ11Aの最終電
極18を駆動する駆動パルスφH2Lを共通の駆動パル
スφH2と同一の信号とすれば従来の技術で説明した通
常の動作と同一となる。また、駆動パルスφH2Lの周
波数を駆動パルスφH2に対し1/nとすれば、水平方
向の解像度は1/nとなるが感度はn倍となる。特に暗
い被写体を撮像する場合は、高S/Nの映像が得られ、
かつ反射遅延差雑音除去回路をそのまま利用できるため
さらに高感度が実現できる。
【0016】n=2とした場合の動作タイムチャートを
示す図2を併せて参照してこの場合の動作を説明する
と、この駆動パルスφH2LのLOWレベル期間が駆動
パルスφH2の2周期毎に1回であり、転送される信号
電荷が2画素分加算され第2周期の期間t3すなわち期
間t6のタイミングで出力される。したがって、信号電
荷をリセットドレイン15に掃き出すリセット期間t
1,t4および電荷検出部である浮遊拡散層13を一定
電位にリセットするフイードスルー期間t2,t5は通
常の周波数で得られ、浮遊拡散層13に信号電荷が注入
され信号出力aが得られる信号期間のみが期間t3では
出力されず一方期間t6において加算された出力aが得
られる。したがって、ディレイライン4の遅延時間は、
従来の第1の固体撮像装置のディレイライン4と同一の
期間t3(=t6)に相当する時間で良い。ディレイラ
イン4の入射/反射合成信号すなわちエミッタフォロワ
5の出力信号Cはゲート回路6に供給され、このゲート
回路6はパルス発生回路7が期間t6に発生するゲート
パルスGの供給に応答してこの信号Cをゲートすること
により所望の動作が実現できる。
【0017】また、n=3以上とした場合は最終電極1
8の駆動パルスφH2Lの周波数を駆動パルスφH2に
対し1/nの周波数で駆動し、ゲートパルスGの周波数
もこれに同期して1/nとすれば良い。
【0018】また本例では反射型遅延差雑音除去回路を
用いたが一般的な遅延差型雑音除去回路においても適用
可能なことは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置は、電荷結合素子が電荷転送レジスタの一部に駆動
回路からの1画素周期または複数の画素周期の第2の駆
動信号の供給に応答して信号電荷の転送の実行/停止を
独立に制御可能とする独立の駆動電極を備え、上記第2
の駆動信号が複数の画素周期のときこの複数の画素数分
の信号電荷を加算した撮像出力信号を発生して遅延差雑
音除去回路に入力する構成とすることにより、回路規模
の増加やインピーダンスの整合などの不安定要因の増
大することなく、低照度時において高S/Nを維持した
まま著しい高感度化が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】本実施例の固体撮像装置における動作の一例を
示すタイムチャートである。
【図3】従来の第1の固体撮像装置を示すブロック図で
ある。
【図4】従来の第1の固体撮像装置の動作の一例を示す
タイムチャートである。を示すブロック図である。
【図5】従来の第2の固体撮像装置を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1,1A CCD 2,2A 駆動回路 3 バッファ回路 4,8 ディレイライン 5 エミッタフォロワ回路 6 ゲート回路 7 パルス発生回路 9 スイッチ 11,11A 水平転送レジスタ 12 出力ゲート 13 浮遊拡散層 14 トランジスタ 15 リセットドレイン 16 出力アンプ 17A,17B 駆動電極 18 最終電極

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された光電変換素子
    群とこの光電変換素子群で光電変換された信号電荷を転
    送する電荷転送レジスタと転送された前記信号電荷を検
    出する浮遊拡散型の電荷検出部とこの電荷検出部の電位
    変化を出力する出力アンプと前記電荷検出部の電位を一
    定電位にリセットするリセット部と検出済みの前記信号
    電荷を掃き出すリセットドレイン部とを含む電荷結合素
    子と、この電荷結合素子を駆動して1画素周期内に前記
    信号電荷が前記電荷検出部に注入される第1の期間と前
    記電荷検出部の前記信号電荷が前記リセッットドレイン
    部に掃き出される第2の期間と前記電荷検出部の電位が
    一定電位にリセットされる第3の期間とに分割して撮像
    出力信号を得る第1の駆動信号を発生する駆動回路と、
    前記撮像出力信号を遅延させ遅延信号および非遅延信号
    を生成しこの非遅延信号の前記第1の期間と前記遅延信
    号の前記第3の期間とを同時化させる遅延回路およびこ
    れら遅延および非遅延信号の差分を映像出力信号として
    発生する雑音除去回路を備える固体撮像装置において、 前記電荷結合素子が前記電荷転送レジスタの一部に第
    2の駆動信号の供給に応答して前記信号電荷の転送又
    転送停止を独立に制御可能とする独立の駆動電極を備
    え、 前記駆動回路が1画素周期および予め定めた複数の画
    素周期のいずれか一方毎に選択的に前記第2の駆動信号
    を供給する第2の駆動信号発生回路を備え、 前記第2の駆動信号の前記複数の画素周期のとき前記電
    荷結合素子がこの複数の画素数分の前記信号電荷を加算
    した前記像出力信号を発生することを特徴とする固体
    撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記電荷結合素子が2次元の電荷結合
    素子であり前記電荷転送レジスタが前記信号電荷を水平
    方向に転送する水平転送レジスタであることを特徴とす
    る請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記雑音除去回路が前記撮像出力信号
    の供給を受けるバッファ回路と、 入力端前記バッファ回路の出力端に出力端接地にそ
    れぞれ接続た前記遅延回路と、 前記遅延回路の前記入力端からの入射信号と反射信号と
    の合成信号の供給を受けるエミッタフォロワ回路と、 前記エミッタフォロワ回路の出力信号のうち前記第1お
    よび第3の各々の期間の電位差を抜出すゲート回路と、 前記ゲート回路の制御用のゲートパルスを供給するパル
    ス発生回路とを備えることを特徴とする請求項1記載の
    固体撮像装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10108081A (ja) * 1996-10-02 1998-04-24 Sony Corp 固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラ
KR100447098B1 (ko) * 2001-11-29 2004-09-04 박명선 조리용 가스버너의 연소장치
JP4228947B2 (ja) 2003-05-20 2009-02-25 日産自動車株式会社 撮像装置
JP4055683B2 (ja) * 2003-09-03 2008-03-05 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP4587450B2 (ja) * 2004-07-29 2010-11-24 富士フイルム株式会社 固体撮像装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4556910A (en) * 1984-01-05 1985-12-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image sensing device having on-chip fixed-pattern noise reducing circuit
JPS6265371A (ja) * 1985-09-17 1987-03-24 Matsushita Electronics Corp 電荷転送装置
JPH01208975A (ja) * 1988-02-16 1989-08-22 Nec Corp 電荷結合素子の信号処理装置
FR2656756B1 (fr) * 1989-12-29 1994-01-07 Commissariat A Energie Atomique Dispositif pour prises de vues a circuits de balayage integres.
JP3097180B2 (ja) * 1991-06-07 2000-10-10 日本電気株式会社 相関2重サンプリング回路
US5382975A (en) * 1991-08-30 1995-01-17 Fuji Xerox Co., Ltd. Image reading apparatus
US5493423A (en) * 1994-10-28 1996-02-20 Xerox Corporation Resettable pixel amplifier for an image sensor array

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