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

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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0011】
【発明の実施の形態】
[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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
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