JP3618232B2

JP3618232B2 - 固体撮像装置のクランプ回路

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置から出力された画素信号を相関２重サンプリングするときに用いられるクランプ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置には、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型等、各種のものが提案及び実用化されている。この様な固体撮像装置において、画素信号のノイズを抑圧するには、各画素信号を黒レベルと信号レベルの対により構成し、各画素信号毎に、黒レベルをクランプ電位にクランプし、信号レベル期間に、該クランプを解除して、黒レベルから信号レベルへの変化分をサンプルホールドするという相関２重サンプリング（ＣＤＳ）が極めて有効であることが、従来より知られている。
【０００３】
例えば、ＣＣＤ撮像装置の場合には、各画素信号毎のリセットノイズが黒レベルと信号レベルに相関をもって発生するため、該リセットノイズが前記ＣＤＳ動作により除去される。また、ＣＭＯＳ撮像装置の場合には、固定パターンノイズが黒レベルと信号レベルに相関をもって発生するため、該固定パターンノイズが前記ＣＤＳ動作により除去される。更に、どの様な種類の固体撮像装置においても、低周波域のノイズがＭＯＳ型の出力アンプで発生し易いが、低周波ノイズは、対となる黒レベルと信号レベル間でやはり相関があるため、ＣＤＳ動作で抑圧することが可能である。
【０００４】
このＣＤＳ動作を実現するために、ＣＣＤ撮像装置においては、ＣＣＤとは別素子により構成される専用素子が使われることが多く、クランプ回路及びサンプルホールド回路ともに、複雑な回路構成となる。ＣＭＯＳ撮像装置においては、ＣＣＤとＣＤＳ回路の一体化が容易なため、比較的簡単な回路構成が提案されている。
【０００５】
クランプ回路としては、クランプ容量と反転増幅器を用いた例があり、これが特開平５−２０７２２０号公報に示されている。この公報には、反転増幅器を複数個用い、該反転増幅器毎のバラツキを抑えるという技術が開示されている。ここでは、その技術は直接関係ないので、これを省き、クランプ回路の要点のみを図６に示す。図６（ａ）はクランプ回路全体を示すブロック図、（ｂ）は該クランプ回路における反転増幅器を示す回路図、（ｃ）は該反転増幅器の動作を説明するためのグラフである。
【０００６】
反転増幅器１０２は、図６（ｂ）に示すようにｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１１，１１２の組み合わせで構成される。この反転増幅器１０２において、各ＦＥＴ１１１，１１２の閾値をＶ_Ｔ１，Ｖ_Ｔ２とすると、次式（１）が成立する。
【０００７】
Ｖｏ＞Ｖｉ−Ｖ_Ｔ１，Ｖ_Ｄ−Ｖｏ＞Ｖ_Ｄ−Ｖｏ−Ｖ_Ｔ２ …（１）
ただし、Ｖｉは入力電圧（固体撮像素子からの画素信号）、Ｖｏはクランプ回路１０１の出力電圧、Ｖ_Ｄは電源電圧である。
【０００８】
上記式（１）の条件では、各ＦＥＴ１１１，１１２は飽和領域動作となる。このとき、各ＦＥＴ１１１，１１２に流れる電流Ｉ_Ｄは等しいから、次式（２）が成立する。
【０００９】
Ｋ・（Ｗ_１／Ｌ_１）・（Ｖｉ−Ｖ_Ｔ１）^２
＝Ｋ・（Ｗ_２／Ｌ_２）・（Ｖ_Ｄ−Ｖｏ−Ｖ_Ｔ２）^２ …（２）
ただし、Ｋはトランスコンダクタンス・パラメータ、Ｗ_１／Ｌ_１、Ｗ_２／Ｌ_２は各ＦＥＴ１１１，１１２のチャネル幅／チャネル長である。
【００１０】
更に、上記式（２）を整理すると、クランプ回路１０１の出力電圧Ｖｏは次式（３）によって表される。
【００１１】
Ｖｏ＝−α・（Ｖｉ−Ｖ_Ｔ１）＋（Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｔ２） …（３）
ただし、α＝√（（Ｗ_１／Ｌ_１）／（Ｗ_２／Ｌ_２））、である。
【００１２】
図６（ｃ）のグラフは、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏの関係を示している。図６（ｃ）のグラフにおいて、直線部１２１が上記式（３）の関係を表している。
【００１３】
図６（ａ）のクランプ回路において、反転増幅器１０２の入出力を短絡した状態では、Ｖｉ＝Ｖｏ＝Ｖ_１となる。
【００１４】
各ＦＥＴ１１１，１１２がエンハンスメント形であるならば、Ｖ_Ｔ１＞０，Ｖ_Ｔ２＞０であるため、スイッチＳＷ１をオフにして、入出力を切り離した状態では、Ｖｉ＜Ｖ_１、Ｖｏ＞Ｖ_１となり、上記式（１）を満たす。従って、各ＦＥＴ１１１，１１２は飽和領域で動作し、図６（ｃ）の直線部１２１で動作する。よって入力変化分ｖｉと出力変化分ｖｏの比は、次式（４）で表される。
【００１５】
ｖｏ／ｖｉ＝−α …（４）
以上の関係を前提とすると、図６（ａ）のクランプ回路において、制御信号φｃによってクランプスイッチＳＷ１をオンにし、反転増幅器１０２の入出力を短絡すると、クランプ電位がＶ_１となる。その後、クランプスイッチＳＷ１をオフとし、この状態で入力信号Ｖｉを入力すると、クランプ容量Ｃｃによって入力信号ＶｉのＤＣ成分がカットされ、入力信号ＶｉのＡＣ成分、つまり変化分ｖｉが反転増幅器１０２によってゲイン−α倍で増幅され、反転増幅器１０２からは変化分ｖｏが出力される。このとき、反転増幅器１０２の出力側の電位は、ｖｏ＋Ｖ_１となる。αの値は、上記式（３）から容易に分かるように、任意の高い値を設定することができ、よって増幅が可能である。また、クランプ電位となる電圧Ｖ_１は、入出力間の短絡により、常に先述のように図６（ｃ）の直線部１２１において定まり、最適の動作点が得られる。
【００１６】
図６（ａ）のクランプ回路を画素信号の周期で高速に動作させるものとすると、このときの該クランプ回路の各信号は、例えば図７に示す様に変化する。
【００１７】
図７（ａ）は、入力電圧Ｖｉ（固体撮像素子からの画素信号）を示し、画素信号の周期Ｔ_３の内、Ｔ_１が黒レベル期間、Ｔ_２が信号レベル期間である。
【００１８】
図７（ａ）に示す様に、各画素信号において、黒レベルに対する信号レベルの変化分ｖｉが一定であっても、固体撮像装置特有のノイズにより、各画素信号毎に、信号レベルが変動している。
【００１９】
この様な固体撮像装置特有のノイズをクランプ動作によって抑圧する。すなわち、図７（ｂ）に示す様に、期間Ｔ_１内の期間Ｔ_４に、制御信号φｃによってクランプスイッチＳＷ１をオンにし、反転増幅器１０２の入出力を短絡して、黒レベルをクランプ電位Ｖ_１にクランプし、この後にクランプを解除して、信号レベルの変化分ｖｉのみをクランプ容量Ｃｃを介して反転増幅器１０２に入力し、図７（ｃ）に示す様に、反転増幅器１０２によりゲイン−α倍に増幅された変化分ｖｏ（ＡＣ成分）を得る。これによって、画素信号のノイズ成分が抑圧され、画素信号の信号レベルのみを正確に抽出することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のクランプ回路においては、クランプ電位に下記ノイズが含まれる。
【００２１】
▲１▼スイッチＳＷ１のオン時に反転増幅器１０２の入力側に導入されるｋＴＣノイズ。
【００２２】
▲２▼ＭＯＳＦＥＴからなる反転増幅器の出力側に発生するノイズ。
【００２３】
ここで、▲１▼は反転増幅器がノイズを全く含まない理想的な場合でも発生するもので、次式（５）で表される。
【００２４】
Ｖ_ｎＡ＝√（ｋＴ／Ｃ） …（５）
ただし、Ｃは反転増幅器の入力側での有効容量、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
【００２５】
また、▲２▼は一般に次式（６）で表される。
【００２６】
Ｖ_ｎＢ＝√（α^２・（Ｖ_ｎ１）^２＋（Ｖ_ｎ２）^２） …（６）
ただし、Ｖ_ｎ１は図６（ｂ）のＦＥＴ１１１側で発生する等価ノイズ、Ｖ_ｎ２はＦＥＴ１１２側で発生する等価ノイズである。また、Ｖ_ｎ１，Ｖ_ｎ２は、それぞれ熱ノイズとフリッカノイズの和である。
【００２７】
従って、クランプ電位には、次式（７）に示すノイズＶ_ｎＡとＶ_ｎＢとの和が現れる。
【００２８】
Ｖ_ｎ＝√（（Ｖ_ｎＡ）^２＋（Ｖ_ｎＢ）^２） …（７）
この様にクランプ電位のノイズは、ｋＴＣノイズ、熱ノイズ及びフリッカノイズからなる。ｋＴＣノイズ及び熱ノイズのスペクトラムは白色であり、フリッカノイズは１／ｆの周期で現れる（ｆは周波数である）。
【００２９】
しかしながら、クランプ動作により周期Ｔ_３＝１／ｆｃで画素信号をサンプリングするため、クランプ電位のノイズスペクトラムは、ナイキスト限界：ｆ_Ｎ＝ｆｃ／２によって制約され、図８のグラフの特性曲線ＶＮに示す様なものとなる。同様に、画素信号のスペクトラムもサンプリングによりナイキスト限界：ｆ_Ｎ＝ｆｃ／２によって制約され、図８のグラフの特性曲線Ｖｓに示す様なものとなる。
【００３０】
以上の考察に基づくと、クランプ電位は、図６（ｃ）に示すＶ_１の値では安定せず、上記式（７）に示すノイズＶ_ｎに含まれる図８の特性曲線ＶＮのノイズにより変動する。例えば、図７（ｃ）に示す様に、ノイズ成分Δｖ_ｎが原因となって、クランプ電位が電圧Ｖ_１に対してノイズ成分Δｖｃだけばらつくと、信号レベルがノイズ成分△ｖｏでばらつく。これによって、画質が劣化する。
【００３１】
すなわち、上記従来のクランプ回路においては、黒レベルと信号レベルに相関のあるノイズを除去することはできても、ノイズＶ_ｎが原因となって、クランプ電位がばらついたときには、このばらつきの影響が信号レベルに現れて、画質が劣化した。
【００３２】
なお、図６（ａ）において、反転増幅器１０２の出力インピーダンスをＺとし、入力側の寄生容量をＣ’とすると、時定数：τ＝Ｃ’・Ｚは、制御信号φｃのオン期間Ｔ_４より十分短くなければならない。この場合、反転増幅器１０２の動作帯域は、ナイキスト限界：ｆ_Ｎ＝ｆｃ／２から明らかな様に、十分高い周波数であるから、周波数帯域ｆ_Ｎ以内での議論に影響は与えない。
【００３３】
そこで、本発明の課題は、簡単な回路構成によりクランプ動作に伴うノイズを大幅に抑圧して、高画質を得ることができる固体撮像装置のクランプ回路を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、黒レベルと信号レベルからなる画素信号を信号線を通じて入力し、該画素信号のノイズを抑圧して出力する固体撮像装置のクランプ回路であって、前記信号線に挿入され直列接続されたクランプ用の第１容量及び反転増幅器と、直列接続された第１及び第２スイッチと、前記第１及び第２スイッチの中間点と一定電位間に接続された第２容量とを備え、前記第１及び第２スイッチからなる直列回路の両側を前記反転増幅器の入力側及び出力側に接続している。
【００３５】
１実施形態では、前記第１及び第２スイッチをクロック信号に同期して開閉しており、前記第１及び第２スイッチが閉じているときに前記反転増幅器の出力側インピーダンスと前記第２容量によって定められる時定数は、前記クロック信号の周期より十分に長くされている。
【００３６】
１実施形態では、前記第１スイッチは、第１導電型の第１ＭＯＳＦＥＴ及び第２導電型の第２ＭＯＳＦＥＴを並列接続してなり、前記第２スイッチは、前記第１導電型の第３ＭＯＳＦＥＴ及び前記第２導電型の第４ＭＯＳＦＥＴを並列接続してなり、前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び前記第３ＭＯＳＦＥＴは、第１制御信号により駆動され、前記第２ＭＯＳＦＥＴ及び前記第４ＭＯＳＦＥＴは、第２制御信号により駆動され、前記第１制御信号の極性及び前記第２制御信号の極性は相互に異なる。
【００３７】
１実施形態では、前記反転増幅器からの前記画素信号を入力し、該画素信号の信号レベルをサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路を備え、前記画素信号の黒レベルの期間に、前記第１及び第２スイッチを閉じて、クランプ動作を行い、前記画素信号の信号レベルの期間に、前記サンプルホールド回路によって該画素信号の信号レベルをサンプリングしてホールドする。
【００３８】
１実施形態では、前記第２容量は、外付けのコンデンサである。
【００３９】
以下作用について説明する。
【００４０】
本発明によれば、クランプ動作時に、第１及び第２スイッチをオンにすると、信号線と一定電位（例えば接地電位）間に十分に大きな第２容量が接続される状態となるため、該信号線上のクランプ電位のノイズ成分が該第２容量を通じて除去され、低ノイズ化することが可能となる。
【００４１】
１実施形態によれば、第１及び第２スイッチを第１導電型及び第２導電型（例えばｎ型及びｐ型）のＭＯＳＦＥＴにより構成し、これらのトランジスタを互いに逆相の制御信号で駆動するから、スイッチ動作に伴う誘導ノイズがキャンセルされ、一層低ノイズのクランプ動作が可能となる。
【００４２】
１実施形態によれば、前記クランプ回路の後段にサンプルホールド回路を挿入し、固体撮像装置からの画素信号の黒レベル期間にクランプ動作を行うと共に、信号レベル期間にサンプルホールド動作を行うことにより、相関２重サンプリングを行っている。この相関２重サンプリングを前記低ノイズクランプ動作と組み合わせれば、理想的な低ノイズのクランプ並びにサンプリングが実現される。
【００４３】
１実施形態によれば、前記第２容量は、外付けのコンデンサであるため、第２容量を十分大きな値とすることが容易となり、低域通過フィルタによるノイズ抑圧効果を一段と高めることが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００４５】
図１は、本発明のクランプ回路の１実施形態を示している。図１において、Ｃｃはクランプ容量（第１容量）、Ａは反転増幅器、Ｃ_Ｌは第２容量、ＳＷ１，ＳＷ２はそれぞれ第１及び第２スイッチを示す。第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は共通の制御信号φ_Ｃで開閉される。
【００４６】
反転増幅器Ａ、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２等は、１つの半導体素子上に形成することができる。これに対し、第２容量Ｃ_Ｌは、外付け容量としてもよい。
【００４７】
図２は、本実施形態のクランプ回路における各信号を示している。入力電圧Ｖｉｎ（固体撮像装置からの画素信号）は、黒レベルと信号レベルの対で構成される。各画素信号は、周期Ｔ_３で繰り返され、画素信号の周期Ｔ_３の内、Ｔ_１が黒レベル期間、Ｔ_２が信号レベル期間である。
【００４８】
画素信号は、クランプ容量Ｃｃに入力され、そのＤＣ成分がクランプ容量Ｃｃによって遮断され、その変化分（ＡＣ成分）のみがクランプ容量Ｃｃを通じて反転増幅器Ａに入力される。
【００４９】
期間Ｔ_４において、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が制御信号φｃに応答して閉じると、反転増幅器Ａの入出力が短絡され、反転増幅器Ａの入出力にクランプ電位Ｖ_１が与えられる。
【００５０】
期間Ｔ_４以外では、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開かれ、反転増幅器Ａの入出力が開放される。このとき、クランプ容量Ｃｃを通じて入力された画素信号の変化分ｖｉが反転増幅器Ａによって−α倍で増幅され、該反転増幅器Ａからは変化分ｖｏが出力される。
【００５１】
以降同様に、各画素信号毎に、期間Ｔ_４において反転増幅器Ａの入出力にクランプ電位Ｖ_１が与えられ、期間Ｔ_４以外において画素信号の変化分ｖｉがクランプ容量Ｃｃを通じて反転増幅器Ａに与えられ、ここで増幅されて変化分ｖｏが出力される。
【００５２】
なお、高速応答が求められる期間、即ち各信号レベル期間Ｔ_２においては、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態であるから、第２容量Ｃ_Ｌがどんなに大きな容量であっても、信号レベルの抽出動作は影響を受けない。
【００５３】
さて、クランプ動作の期間Ｔ_４においては、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉じられ、反転増幅器Ａの入出力が第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の中間点の大きな第２容量Ｃ_Ｌを介して接地される。この期間Ｔ_４における反転増幅器Ａの出力インピーダンスをＺとすると、時定数τ_Ｌは、Ｚ・Ｃ_Ｌで表され（τ_Ｌ＝Ｚ・Ｃ_Ｌ）、十分大きな値とすることができる。このとき、反転増幅器Ａの入力側を時定数τ_Ｌを持つ積分回路とみなせるから、その周波数特性は、図３のグラフの特性曲線Ｒ（ｆ）の様になる。即ち、反転増幅器Ａの入力側には、次式（８）によって示される帯域周波数ｆ_０を持つを持つ低域通過フィルタが設けられたことになる。
【００５４】
ｆ_０＝１／（２πτ_Ｌ） …（８）
なお、図３のグラフにおいて、特性曲線ＶＮは、図８のグラフと同様に、ナイキスト限界：ｆ_Ｎ＝ｆｃ／２によって制約されるクランプ電位のノイズスペクトラムを表し、特性曲線Ｖｓは、図８のグラフと同様に、ナイキスト限界：ｆ_Ｎ＝ｆｃ／２によって制約され画素信号のスペクトラムを表す。
【００５５】
第２容量Ｃ_Ｌを大きな値のものとし、時定数τ_Ｌを増大させて、上記低域通過フィルタの帯域周波数ｆ_０を十分に小さくすれば、該低域通過フィルタによってクランプ動作に伴い発生するノイズの大部分をカットすることができる。この結果、図２（ｃ）に示す様にクランプ電位のノイズ成分Δｖｃは抑圧され、出力信号のノイズ成分Δｖｏも抑圧される。
【００５６】
更に、本実施形態においては、次の効果がある。即ち、図６に示す従来技術では、反転増幅器の出力インピーダンスＺを前述のように、τ＝Ｃ・Ｚ＜Ｔ_４となるよう、小さくする必要があったが、本実施形態では、Ｃｃ≪Ｃ_Ｌであれば、第２容量Ｃ_Ｌにクランプ電位が充電されて保持されることになる。従って、τ_Ｌ＝Ｚ・Ｃ_Ｌが装置立ち上げ時間（一般に数１００ｍｓ）内であれば、つまり、装置が実際に稼動するまでに、第２容量Ｃ_Ｌにクランプ電位が充電されれば、出力インピーダンスＺが大きくても良い。これによって、反転増幅器Ａの設計上の制約が大幅に緩和される。
【００５７】
なお、本実施形態におけるクランプ動作は、画素信号の周期毎の高速動作を対象としている。従って、画素信号の周期の数百倍程度の周期（例えば２次元撮像装置での水平周期）を１単位とする低速のクランプ動作と組み合わせれば、該低速のクランプ動作により発生した低域のノイズをカットすることが可能となる。
【００５８】
図４は、図１に示したクランプ回路の具体例を示している。ここでは、反転増幅器Ａをｎ型ＭＯＳＦＥＴ１５，１６の組み合わせで構成している。この反転増幅器Ａの動作特性は、図６（ｂ）に示す反転増幅器１０２と全く同様である。
【００５９】
また、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＣＭＯＳ回路で構成して示している。第１スイッチＳＷ１は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１とｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２の組み合わせからなり、また第２スイッチＳＷ２は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３とｐ型ＭＯＳＦＥＴ１４の組み合わせからなる。各ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１，１３は、制御信号φｃに応答動作し、各ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２，１４は、制御信号φｃを反転してなる反転制御信号／φｃに応答動作する。
【００６０】
このように第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＣＭＯＳ化することにより、該各スイッチＳＷ１，ＳＷ２両端の電位が電源電圧０〜Ｖ_Ｄの範囲で完全にオン／オフする。また、互いに逆相の制御信号φｃ，／φｃ（クロック信号）によって駆動されるため、クロック信号による誘導がキャンセルされ、スイッチ動作に伴う誘導ノイズが抑圧される。更に、ｎ型ＭＯＳＦＥＴとｐ型ＭＯＳＦＥＴｎＭＯＳの組合せにより、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン抵抗を容易に低くすることができる。
【００６１】
図５は、図１に示したクランプ回路の後段に、バッファアンプＢを介してサンプルホールド回路を接続してなる相関２重サンプリングのための回路構成を例示している。サンプルホールド回路は、制御信号φｓで駆動されるスイッチＳＷ３と、ホールド容量Ｃｓにより構成される。スイッチＳＷ３は、ＭＯＳトランジスタ等の既知の技術で構成したものである。
【００６２】
本実施形態のクランプ回路を通過した信号は、バッファアンプＢを介して、図２（ｃ）の信号Ｖｏとなる（簡単のためアンプＢのゲインを１とする）。信号レベル期間Ｔ_２のうち期間Ｔ_５において、制御信号φｓによってスイッチＳＷ３をオンにし、信号Ｖｏの変化分ｖｏをサンプリングして、ホールド容量Ｃｓにホールドする。この結果、サンプルホールド回路の出力信号ＳＨｏｕｔは、図２（ｅ）に示す様に、ノイズが除去された正味の変化分ｖｏのみとなり、この変化分ｖｏがノイズを含まないクランプ電位Ｖ_１に重畳されて得られる。即ち、極めて低ノイズの相関２重サンプリングを実現することができる。出力信号ＳＨｏｕｔをさらに他のバッファアンプを通してもよい。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、多様に変形することができる。例えば、反転増幅器やスイッチを構成する各スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものでなく、他の種類の能動素子を用いても構わない。また、クランプ回路において、抵抗や他の能動素子等を適宜に追加することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、画素信号のクランプ動作において、反転増幅器を用いたときに問題となる各種のノイズの発生を大幅に抑えることが可能となる。
【００６５】
この反転増幅器を利用した場合は、高いゲインが得られるばかりでなく、クランプ電位が自動的に最適値に設定される。
【００６６】
従って、本発明は、画素信号のクランプ動作ために反転増幅器を用いることを前提とした上で、反転増幅器の欠点を抑制しつつ、反転増幅器の利点を有効に活用することを可能にするものである。
【００６７】
また、本発明のクランプ回路は、従来のクランプ回路と比較すると、１組のスイッチ素子と大きな１個の第２容量を追加するのみで済む。
【００６８】
更に、クランプ動作時以外では、第２容量を反転増幅器から切り離すので、第２容量を大きくすることができる。そして、この大きな第２容量にクランプ電位を充電して保持することができるので、反転増幅器への制約が緩和される。また、大きな第２容量を外付けとすることも可能であり、これを容易に実現することができる。
【００６９】
また、本発明のクランプ回路を相関２重サンプリングのために用いれば、極めて低ノイズの固体撮像装置を形成することが可能となる。
【００７０】
更に、第１及び第２スイッチをそれぞれｎ型及びｐ型ＭＯＳＦＥＴにより構成し、互いに逆相の制御信号で駆動することから、スイッチ動作に伴い誘導されるノイズがキャンセルされ、一層低ノイズのクランプ動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランプ回路の１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のクランプ回路における各信号を示すタイミングチャートである。
【図３】図１のクランプ回路における低域通過フィルタの特性、クランプ電位のノイズスペクトラム特性、及び画素信号のスペクトラム特性を示すグラフである。
【図４】図１に示したクランプ回路における第１及び第２スイッチの構成を例示する回路図である。
【図５】図１に示したクランプ回路にサンプルホールド回路等を追加してなるブロック図である。
【図６】（ａ）は従来の固体撮像装置のクランプ回路を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のクランプ回路における反転増幅器を示す回路図、（ｃ）は（ｂ）の反転増幅器の特性を示すグラフである。
【図７】図６（ａ）のクランプ回路における各信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図６のクランプ回路におけるクランプ電位のノイズスペクトラム特性、及び画素信号のスペクトラム特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｃｃクランプ容量（第１容量）
Ａ反転増幅器
Ｃ_Ｌ第２容量
ＳＷ１第１スイッチ
ＳＷ２第２スイッチ
１１，１３ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
１２，１４ｐ型ＭＯＳＦＥＴ

Claims

黒レベルと信号レベルからなる画素信号を信号線を通じて入力し、該画素信号のノイズを抑圧して出力する固体撮像装置のクランプ回路であって、
前記信号線に挿入され直列接続されたクランプ用の第１容量及び反転増幅器と、
直列接続された第１及び第２スイッチと、
前記第１及び第２スイッチの中間点と一定電位間に接続された第２容量とを備え、
前記第１及び第２スイッチからなる直列回路の両側を前記反転増幅器の入力側及び出力側に接続した固体撮像装置のクランプ回路。
前記第１及び第２スイッチをクロック信号に同期して開閉しており、
前記第１及び第２スイッチが閉じているときに前記反転増幅器の出力側インピーダンスと前記第２容量によって定められる時定数は、前記クロック信号の周期より十分に長くされている請求項１に記載の固体撮像装置のクランプ回路。
前記第１スイッチは、第１導電型の第１ＭＯＳＦＥＴ及び第２導電型の第２ＭＯＳＦＥＴを並列接続してなり、
前記第２スイッチは、前記第１導電型の第３ＭＯＳＦＥＴ及び前記第２導電型の第４ＭＯＳＦＥＴを並列接続してなり、
前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び前記第３ＭＯＳＦＥＴは、第１制御信号により駆動され、
前記第２ＭＯＳＦＥＴ及び前記第４ＭＯＳＦＥＴは、第２制御信号により駆動され、
前記第１制御信号の極性及び前記第２制御信号の極性は相互に異なる請求項１に記載の固体撮像装置のクランプ回路。
前記反転増幅器からの前記画素信号を入力し、該画素信号の信号レベルをサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路を備え、
前記画素信号の黒レベルの期間に、前記第１及び第２スイッチを閉じて、クランプ動作を行い、
前記画素信号の信号レベルの期間に、前記サンプルホールド回路によって該画素信号の信号レベルをサンプリングしてホールドする請求項１に記載の固体撮像装置のクランプ回路。
前記第２容量は、外付けのコンデンサである請求項１に記載の固体撮像装置のクランプ回路。