JP3189887B2 - 固体撮像装置の出力回路 - Google Patents
固体撮像装置の出力回路Info
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置の出
力回路に関して、特に複数系列の電荷検出部で検出され
た複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮像装置の
出力回路に関する。
力回路に関して、特に複数系列の電荷検出部で検出され
た複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮像装置の
出力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置の一例として、赤、
緑、青の色フィルター毎に区切られた３列のフォトダイ
オード、３列の転送レジスタ、３つの電荷検出領域、１
つの信号出力部を備える電荷結合素子（CCD）を例にと
る。図５は、CCDからの電荷を電圧に変換して時分割多
重する出力回路のブロック図、図６は、出力回路のタイ
ミング図、図７は、CCDの電荷の転送タイミング図であ
る。フォトダイオードで発生した電荷はクロックφ１、
φ２を図７の様に駆動することにより、順次電荷検出部
へ転送される。
緑、青の色フィルター毎に区切られた３列のフォトダイ
オード、３列の転送レジスタ、３つの電荷検出領域、１
つの信号出力部を備える電荷結合素子（CCD）を例にと
る。図５は、CCDからの電荷を電圧に変換して時分割多
重する出力回路のブロック図、図６は、出力回路のタイ
ミング図、図７は、CCDの電荷の転送タイミング図であ
る。フォトダイオードで発生した電荷はクロックφ１、
φ２を図７の様に駆動することにより、順次電荷検出部
へ転送される。
【０００３】図７において、Ｔ＝Ｔａの時、電荷検出部
３の電荷はリセットゲートφＲがＯＮになることによ
り、ドレイン２１へ吸収される。Ｔ＝Ｔｂの時、リセッ
トゲートφＲはＯＦＦになり、電荷検出部３に電荷がな
くなる。Ｔ＝Ｔｃの時、φ１のクロックでポテンシャル
がＬｏｗレベルになることにより、電荷検出部３へ電荷
が送られる。
３の電荷はリセットゲートφＲがＯＮになることによ
り、ドレイン２１へ吸収される。Ｔ＝Ｔｂの時、リセッ
トゲートφＲはＯＦＦになり、電荷検出部３に電荷がな
くなる。Ｔ＝Ｔｃの時、φ１のクロックでポテンシャル
がＬｏｗレベルになることにより、電荷検出部３へ電荷
が送られる。
【０００４】検出された電荷は図５のコンデンサ３ａ、
３ｂ、又は３ｃにより電圧に変換され、ソースホロワ型
アンプ部４ａ、４ｂ、４ｃで信号増幅され出力される。
１転送期間中の信号波形は図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）
に示す出力信号のようにリセット期間やフィードスルー
期間（リセット後に信号電荷が電荷検出部に入力される
のを待っている期間）を含む非信号領域（Ｔ＝ｔ０）と
信号領域（Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）に分けられる。そし
て、切り替えスイッチ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、
及び７ｃを信号ｓ１（図６（ｇ））及びｓ２（図６
（ｈ））でコントロールすることにより、図６（ｉ）に
示す信号波形に示すような３つの電圧（点ｃ−１、点ｃ
−２、及び、点ｃ−３の電圧）が時分割多重された信号
を１出力端子（点ｄ）から出力する。このように１転送
期間中の信号期間に信号を内部切り替えスイッチ６ａ、
６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、及び７ｃで順次に出力する
「１転送期間内に３色信号を出力する」方式では３端子
から各々の色の信号を出力する方式に比べ、回路構成が
簡単になるメリットがある。
３ｂ、又は３ｃにより電圧に変換され、ソースホロワ型
アンプ部４ａ、４ｂ、４ｃで信号増幅され出力される。
１転送期間中の信号波形は図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）
に示す出力信号のようにリセット期間やフィードスルー
期間（リセット後に信号電荷が電荷検出部に入力される
のを待っている期間）を含む非信号領域（Ｔ＝ｔ０）と
信号領域（Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）に分けられる。そし
て、切り替えスイッチ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、
及び７ｃを信号ｓ１（図６（ｇ））及びｓ２（図６
（ｈ））でコントロールすることにより、図６（ｉ）に
示す信号波形に示すような３つの電圧（点ｃ−１、点ｃ
−２、及び、点ｃ−３の電圧）が時分割多重された信号
を１出力端子（点ｄ）から出力する。このように１転送
期間中の信号期間に信号を内部切り替えスイッチ６ａ、
６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、及び７ｃで順次に出力する
「１転送期間内に３色信号を出力する」方式では３端子
から各々の色の信号を出力する方式に比べ、回路構成が
簡単になるメリットがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の固体撮像装置の出力回路で生成される出力信号（図６
（ｉ））には、リセット期間やフィードスルー期間を含
む非信号期間（Ｔ＝ｔ０で示す期間）が存在する。
の固体撮像装置の出力回路で生成される出力信号（図６
（ｉ））には、リセット期間やフィードスルー期間を含
む非信号期間（Ｔ＝ｔ０で示す期間）が存在する。
【０００６】よって、従来の固体撮像装置の出力回路に
おいて、信号転送のデータレートを速くすると、信号部
の期間が短く、後段において安定して３種の色信号をサ
ンプリングすることが困難になる欠点があった。
おいて、信号転送のデータレートを速くすると、信号部
の期間が短く、後段において安定して３種の色信号をサ
ンプリングすることが困難になる欠点があった。
【０００７】本発明は、電荷の１転送期間に３種の色信
号が時分割多重される出力信号を出力する固体撮像装置
の出力回路において、出力信号中のリセット期間やフィ
ードスルー期間を含む非信号期間が減少され、信号期間
が長い固体撮像装置の出力回路を提供することを目的と
する。
号が時分割多重される出力信号を出力する固体撮像装置
の出力回路において、出力信号中のリセット期間やフィ
ードスルー期間を含む非信号期間が減少され、信号期間
が長い固体撮像装置の出力回路を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置の出力回路は、固体撮像装置の複数系列の電荷検出部
で検出された複数の電圧を時分割多重して出力する固体
撮像装置の出力回路において、前記複数の電圧の各々を
サンプルするためのサンプル信号に基づいて、前記複数
の電圧の各々をサンプリングする前記複数系列の全てに
対応した複数系列数のサンプルホルド回路と、前記サン
プルホルド回路の出力を、選択信号に基づいて時分割多
重する多重手段と、を備えることを特徴とする。
置の出力回路は、固体撮像装置の複数系列の電荷検出部
で検出された複数の電圧を時分割多重して出力する固体
撮像装置の出力回路において、前記複数の電圧の各々を
サンプルするためのサンプル信号に基づいて、前記複数
の電圧の各々をサンプリングする前記複数系列の全てに
対応した複数系列数のサンプルホルド回路と、前記サン
プルホルド回路の出力を、選択信号に基づいて時分割多
重する多重手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】また、本発明による固体撮像装置の出力回
路は、前記サンプル信号を前記選択信号より論理合成に
より生成する手段を更に備えることを特徴とする。
路は、前記サンプル信号を前記選択信号より論理合成に
より生成する手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】更に、本発明による固体撮像装置の出力回
路は、固体撮像装置の複数系列の電荷検出部で検出され
た複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮像装置の
出力回路において、前記複数の電圧の１つを除く各々を
サンプルするためのサンプル信号に基づいて、前記複数
の電圧の１つを除く各々をサンプリングする前記複数系
列の１つを除く全てに対応した複数系列数より１個少な
いサンプルホルド回路と、サンプリングが除外された系
列の前記電荷検出部の出力と、サンプリングが除外され
ない系列の前記サンプルホルド回路の出力とを、選択信
号に基づいて時分割多重する多重手段と、を備えること
を特徴とする。
路は、固体撮像装置の複数系列の電荷検出部で検出され
た複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮像装置の
出力回路において、前記複数の電圧の１つを除く各々を
サンプルするためのサンプル信号に基づいて、前記複数
の電圧の１つを除く各々をサンプリングする前記複数系
列の１つを除く全てに対応した複数系列数より１個少な
いサンプルホルド回路と、サンプリングが除外された系
列の前記電荷検出部の出力と、サンプリングが除外され
ない系列の前記サンプルホルド回路の出力とを、選択信
号に基づいて時分割多重する多重手段と、を備えること
を特徴とする。
【００１１】
［実施形態１］図１は固体撮像装置の出力回路のブロッ
ク図、図２は図１に示す固体撮像装置の出力回路のタイ
ミング図である。フォトダイオード（不図示）にチャー
ジされた電荷はクロックφ１、φ２を図７（ａ）、
（ｂ）に示す様なタイミングで駆動することにより、出
力回路の電荷検出部３ａ、３ｂ、３ｃへ順次転送され
る。
ク図、図２は図１に示す固体撮像装置の出力回路のタイ
ミング図である。フォトダイオード（不図示）にチャー
ジされた電荷はクロックφ１、φ２を図７（ａ）、
（ｂ）に示す様なタイミングで駆動することにより、出
力回路の電荷検出部３ａ、３ｂ、３ｃへ順次転送され
る。
【００１２】図７において、Ｔ＝ｔａの時、φＲがＬＯ
Ｗになりリセットゲート２（２ａ、２ｂ、２ｃ）がＯＮ
になることにより電荷検出部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の
電荷は、ドレイン２１へ吸収され、電荷検出部３（３
ａ、３ｂ、３ｃ）の電圧は所定の電圧となる。Ｔ＝ｔｂ
の時、リセットゲート２（２ａ、２ｂ、２ｃ）はＯＦＦ
されるが、この時、電荷検出部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）
の電荷はなくなっている。
Ｗになりリセットゲート２（２ａ、２ｂ、２ｃ）がＯＮ
になることにより電荷検出部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の
電荷は、ドレイン２１へ吸収され、電荷検出部３（３
ａ、３ｂ、３ｃ）の電圧は所定の電圧となる。Ｔ＝ｔｂ
の時、リセットゲート２（２ａ、２ｂ、２ｃ）はＯＦＦ
されるが、この時、電荷検出部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）
の電荷はなくなっている。
【００１３】Ｔ＝ｔｃの時、クロックφ１の電圧がＬｏ
ｗレベルになることにより、電荷検出部３ａ、３ｂ、３
ｃへ電荷が転送される。電荷転送により電荷検出部３
ａ、３ｂ、３ｃに発生する電圧はソースホロワ型アンプ
部４ａ、４ｂ、４ｃで増幅される。ソースホロワ型アン
プ部４ａ、４ｂ、４ｃの出力点Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３
における波形は図２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すよう
になる。サンプルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃは、図２
（ｇ）に示すサンプルホルド信号により制御され、サン
プルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃの出力電圧は、図２
（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すようになる。図２
（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すサンプルホルド回路５
ａ、５ｂ、５ｃの出力電圧には、リセットやフィードス
ルーを含む幅広い非信号期間が存在せず、サンプリング
ノイズ期間（Ｔ＝ｔ０）と信号期間（Ｔ＝ｔａ＋ｔｂ＋
ｔｃ）だけが存在する。
ｗレベルになることにより、電荷検出部３ａ、３ｂ、３
ｃへ電荷が転送される。電荷転送により電荷検出部３
ａ、３ｂ、３ｃに発生する電圧はソースホロワ型アンプ
部４ａ、４ｂ、４ｃで増幅される。ソースホロワ型アン
プ部４ａ、４ｂ、４ｃの出力点Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３
における波形は図２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すよう
になる。サンプルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃは、図２
（ｇ）に示すサンプルホルド信号により制御され、サン
プルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃの出力電圧は、図２
（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すようになる。図２
（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すサンプルホルド回路５
ａ、５ｂ、５ｃの出力電圧には、リセットやフィードス
ルーを含む幅広い非信号期間が存在せず、サンプリング
ノイズ期間（Ｔ＝ｔ０）と信号期間（Ｔ＝ｔａ＋ｔｂ＋
ｔｃ）だけが存在する。
【００１４】３種色の信号を１つの出力端子（図１の点
ｄ）から出力する場合には、図２（ｋ）、（ｌ）に示す
ような変化をする２ビットで構成される選択信号ｓ１、
ｓ２によりトランジスタ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７
ｂ、及び７ｃをコントロールする。この結果、図２
（ｍ）に示す信号を出力端子（図１の点ｄ）から出力す
ることができる。
ｄ）から出力する場合には、図２（ｋ）、（ｌ）に示す
ような変化をする２ビットで構成される選択信号ｓ１、
ｓ２によりトランジスタ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７
ｂ、及び７ｃをコントロールする。この結果、図２
（ｍ）に示す信号を出力端子（図１の点ｄ）から出力す
ることができる。
【００１５】なお、サンプルホルド信号は選択信号ｓ
１、ｓ２を入力とする２入力ＯＲゲートを用いて生成し
てもよい。
１、ｓ２を入力とする２入力ＯＲゲートを用いて生成し
てもよい。
【００１６】表１に、選択信号ｓ１、ｓ２と出力端子
（点ｄ）における出力信号及びサンプルホルド信号との
関係を示す。
（点ｄ）における出力信号及びサンプルホルド信号との
関係を示す。
【００１７】
【表１】 本実施形態では１ビット中の信号期間ｔ１、ｔ２、ｔ３
が長いので、後段で安定してこの出力端子からの出力信
号をサンプリングすることが可能となる。
が長いので、後段で安定してこの出力端子からの出力信
号をサンプリングすることが可能となる。
【００１８】［実施形態２］実施形態２は、実施形態１
で含まれていたサンプルホルドノイズの非信号期間（ｔ
０）を取り除いたものである。本実施形態による電荷転
送装置の出力回路の構成を示すブロック図を図３に示
す。本実施形態の実施形態１との構成における違いは、
実施形態１のサンプルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃのう
ち、サンプルホルド回路５ａを削除した点である。
で含まれていたサンプルホルドノイズの非信号期間（ｔ
０）を取り除いたものである。本実施形態による電荷転
送装置の出力回路の構成を示すブロック図を図３に示
す。本実施形態の実施形態１との構成における違いは、
実施形態１のサンプルホルド回路５ａ、５ｂ、５ｃのう
ち、サンプルホルド回路５ａを削除した点である。
【００１９】図４は、本実施形態における出力回路のタ
イミングである。図４を参照すると、実施形態１で選択
信号ｓ１，ｓ２が（Ｌｏｗ，Ｌｏｗ）の組み合わせをと
っている期間ｔ０において、選択信号ｓ１，ｓ２が（Ｈ
ｉｇｈ，Ｈｉｇｈ）の組み合わせをとる。従って、サン
プル期間ｔ０がなくなり、点Ｂ−１の信号を選択してい
る期間が長くなる。
イミングである。図４を参照すると、実施形態１で選択
信号ｓ１，ｓ２が（Ｌｏｗ，Ｌｏｗ）の組み合わせをと
っている期間ｔ０において、選択信号ｓ１，ｓ２が（Ｈ
ｉｇｈ，Ｈｉｇｈ）の組み合わせをとる。従って、サン
プル期間ｔ０がなくなり、点Ｂ−１の信号を選択してい
る期間が長くなる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像装置の受光部より出力された２種類以上の信号を
サンプルホルド後に受光部での電荷転送期間内に切り替
えて出力することにより、安定した出力信号期間を確保
できる。従って、本発明による出力回路を備えることに
より出力データレートの向上をはかった固体撮像装置を
提供することができる。
体撮像装置の受光部より出力された２種類以上の信号を
サンプルホルド後に受光部での電荷転送期間内に切り替
えて出力することにより、安定した出力信号期間を確保
できる。従って、本発明による出力回路を備えることに
より出力データレートの向上をはかった固体撮像装置を
提供することができる。
【００２１】また、本発明によれば、データレートを速
めても、各々の色の信号期間を安定して確保できるた
め、同一の出力信号期間で従来の電荷転送レートを２倍
以上に高めることが可能になる。従って、例えば、テレ
ビジョン方式の１つであるプログレッシブスキャンに対
応することも可能となる。
めても、各々の色の信号期間を安定して確保できるた
め、同一の出力信号期間で従来の電荷転送レートを２倍
以上に高めることが可能になる。従って、例えば、テレ
ビジョン方式の１つであるプログレッシブスキャンに対
応することも可能となる。
【図１】本発明の実施形態１による電荷転送装置の出力
回路のブロック図である。
回路のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１による電荷転送装置の出力
回路のタイミング図である。
回路のタイミング図である。
【図３】本発明の実施形態２による電荷転送装置の出力
回路のブロック図である。
回路のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態２による電荷転送装置の出力
回路のタイミング図である。
回路のタイミング図である。
【図５】従来例による電荷転送装置の出力回路のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】従来例による電荷転送装置の出力回路のタイミ
ング図である。
ング図である。
【図７】本発明及び従来例における電荷転送装置の電荷
検出領域の電荷転送のポテンシャル図である。
検出領域の電荷転送のポテンシャル図である。
３ａ〜３ｃ 電荷検出部 ４ａ〜４ｃ ソースホロワ型アンプ部 ５ａ〜５ｃ サンプルホルド回路 ６ａ〜６ｃ，７ａ〜７ｃ 出力切り替えスイッチ ８ａ〜８ｃ コンデンサー １５ Ｎ型拡散層 １６，１７，１８ Ｐ型拡散層 １９ Ｎ型基板 ２０ 絶縁膜 ２１ Ｖｏｄのドレイン層 ２２，２３ 出力ゲート電極 ２４〜２７ 転送電極
Claims (3)
- 【請求項１】 固体撮像装置の複数系列の電荷検出部で
検出された複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮
像装置の出力回路において、 前記複数の電圧の各々をサンプルするためのサンプル信
号に基づいて、前記複数の電圧の各々をサンプリングす
る前記複数系列の全てに対応した複数系列数のサンプル
ホルド回路と、 前記サンプルホルド回路の出力を、前記固体撮像装置の
受光部での電荷転送期間内に選択信号に基づいて時分割
多重する多重手段と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置の出力回路。 - 【請求項２】 前記サンプル信号を前記選択信号より論
理合成により生成する手段を更に備えることを特徴とす
る請求項１に記載の固体撮像装置の出力回路。 - 【請求項３】 固体撮像装置の複数系列の電荷検出部で
検出された複数の電圧を時分割多重して出力する固体撮
像装置の出力回路において、 前記複数の電圧の１つを除く各々をサンプルするための
サンプル信号に基づいて、前記複数の電圧の１つを除く
各々をサンプリングする前記複数系列の１つを除く全て
に対応した複数系列数より１個少ないサンプルホルド回
路と、 サンプリングが除外された系列の前記電荷検出部の出力
と、サンプリングが除外されない系列の前記サンプルホ
ルド回路の出力とを、選択信号に基づいて時分割多重す
る多重手段と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置の出力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29985497A JP3189887B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 固体撮像装置の出力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29985497A JP3189887B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 固体撮像装置の出力回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11136694A JPH11136694A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3189887B2 true JP3189887B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17877759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29985497A Expired - Fee Related JP3189887B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 固体撮像装置の出力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189887B2 (ja) |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP29985497A patent/JP3189887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11136694A (ja) | 1999-05-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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