JPH0370277A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、映像信号の波形整形回路としてサンプルホー
ルド回路を備えた固体撮像装置に関する。

（ロ）従来の技術 固体撮像装置に搭載されるＣＣＤ固体撮像素子に於いて
は、ＣＣＤの水平レジスタから一画素毎に転送出力され
る情報電荷がコンデンサに蓄積されて電圧値に変換され
、映像情報を示すレベルと基準レベルとを交互に繰り返
す映像信号が出力される。即ち、情報電荷として負電荷
が蓄積される場合、水平レジスタの出力部に設けたコン
デンサを水平レジスタの駆動クロックに同期して予め所
定のレベルにまでプリチャージし、そのコンデンサを情
報電荷量に応じて放電させることによりコンデンサの両
端に情報電荷に応じた電圧が得られるように構成される
。

ところが、コンデンサをプリチャージする際、プリチャ
ージパルスに混入する雑音や、電源自体に含まれる雑音
等に依ってプリチャージレベルが変動して映像情報レベ
ルの変動を招く虞れがあり、それらの雑音を除去するこ
とが望まれる。

第３図は、上述の如きプリチャージ動作時の雑音の除去
回路を備えた固体撮像装置のブロック図であり、第４図
はその動作タイミング図である。

ＣＣＤ固体撮像素子〈１〉は、光電変換に依って発生す
る光電荷を情報電荷として受光部に定期間蓄積し、この
情報電荷を転送りロック発生回路（２）からの垂直転送
りロックφ７に依り垂直方向に転送して水平レジスタに
移すと共に、水平転送りロックφ□に依り水平方向に転
送して水平レジスタから水平ライン毎に出力するもので
、水平レジスタの出力側には、情報電荷量を電圧値に変
換するコンデンサ及びこのコンデンサをプリチャージす
るためのスイッチングトランジスタからなる出力部が設
けられている。この出力部では、水平転送りロックφ□
に同期してプリチャージ期間Ｔ、にコンデンサが基準レ
ベルＥ０までプリチャージされ、ディスチャージ期間Ｔ
Ｄに情報電荷がコンデンサに入力されることでコンデン
サが放電されて情報電荷量に応じたレベルＥとなる。そ
して、以上の動作を繰り返し、第４図の如き信号レベル
Ｅと基準レベルＥ。とが交互に連続する映像信号Ｘ（１
＞を出力する。

ＣＣＤ（１）から得られる映像信号Ｘ（ｔ）は、サンプ
ルホールド回路（３ａ）に入力され、水平転送りロック
φ□と同一周期、即ち映像信号Ｘ（ｔ）と同一の周期で
ディスチャージ期間Ｔ、に同期するサンプリングクロッ
クＳＣ８に従って情報電荷しベルＥがサンプルホールド
される。このサンプリングクロックＳＣＩは、サンプリ
ングクロック発生回路（５〉で作成されるもので、その
サンプリングクロック発生回路〈５）の動作が転送りロ
ック発生回路（２）に同期させられる。そして、ホール
ド出力Ｘ、（ｔ）は、差動アンプ（４〉の反転入力に供
給される。

また、映像信号Ｘ　（ｔ）は、サンプルホールド回路（
３ｂ〉に入力され、サンプリングクロックＳＣ０と同様
にサンプリングクロック発生回路（５）で作成され、サ
ンプリングクロックＳ　Ｃｒと同一周期でプリチャージ
期間ＴＤに同期するサンプリングクロックＳＣ１に従っ
て基準レベルＥ。がサンプルホールドされる。そして、
ホールド出力Ｘ＊（ｔ）はサンプルホールド回路（３Ｃ
）に入力されてサンプリングクロックＳ　Ｃ＋に従って
サンプルホールドされ、そのホールド出力Ｘｓ’（ｔ）
が差動アンプ（４）の非反転入力に供給される。

サンプルホールド回路（３ａ〉のホールド出力ｘ１（１
）は、デイスチ々−ジ期間ＴＤのサンプルホールド値で
あり、本来の情報電荷成分と雑音成分との和を表し、一
方、サンプルホールド回路（３ｂ〉のホールド出力Ｘ＊
（ｔ）はプリチャージ期間Ｔｐのサンプルホールド値で
あり、雑音成分のみを表す。

そこで、サンプルホールド回路（３Ｃ）でホールド値Ｘ
５（ｔ）の位相をホールド値Ｘ＋（ｔ）に一致させ、両
ホールド値ｘｔ（ｔ）、ｘ＊°（１）の差をとることで
情報電荷成分のみの映像信号Ｘ　（ｔ）を得ている。

ところで、上述の如き固体撮像装置に於いて、電子シ勺
ツタ動作を行う場合、蓄積期間の途中でそれまで蓄積し
た光電荷を排出し、残余の蓄積期間に得られる光電荷を
情報電荷として用いるように構成される。例えば本出願
人に依る特開昭６３−２４７６４号公報に於いては、垂
直走査期間の途中で光電荷を読出方向とは反対の方向に
転送して排出し、残りの垂直走査期間に光電荷を蓄積し
ている。このような光電荷の排出は、ＣＣＤ（１）の出
力部等に雑音を発生させるため、映像信号Ｘ（１）のブ
ランキング期間内に光電荷の排出を行い映像信号Ｘ　（
ｔ）への雑音の重畳を防止している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、映像信号Ｘ　（ｔ）のブランキング期間
には、各種信号処理のタイミングパルスが設定されてい
るために、ブランキング期間に大きな雑音が重畳すると
信号処理動作が正常に働かなくなる。従って、ブランキ
ング期間内の雑音に対しても、誤動作を防止できる程度
にまで抑圧する必要が生じる。一般的には、信号処理の
前段階にクリップ回路を付加するか、或いはサンプルホ
ールド回路（３ａ＞（３ｂ）及び（３ｃ）のサンプリン
グを停止すること等に依ってブランキング期間中の雑音
が抑圧されるが、クリップ回路の付加は回路規模が増大
して部品数の増加を招くため好ましくない。また、サン
プリングを停止するには、サンプルホールド回路の構成
上困難である。即ち、サンプルホールド回路のホールド
トランジスタにＦＥＴを用いる必要が生じるため、信号
処理回路を構成するバイポーラ型の集積回路に組み込む
ことができず、ワンチップで構成ができない。

そこで本発明は、光電荷の排出駆動に伴う雑音を有効に
抑圧し、信号処理回路の誤動作を防止することを目的と
する。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、
平行に配列された複数の垂直レジスタの各出力が水平レ
ジスタの各段に対応付けられると共に、上記水平レジス
タの転送周波数と同一周波数のプリチャージパルスに従
って所定レベルまでプリチャージされて基準電圧を発生
し続いて上記水平レジスタの出力電荷量に基づいて充放
電されて信号電圧を発生する電圧変換手段が上記水平レ
ジスタの出力側に設けられた固体撮像素子、この固体撮
像素子の出力をサンプリングクロックに従ってサンプル
ホールドする第１及び第２のサンプルホールド回路、こ
の第２のサンプルホールド回路の出力をサンプリングク
ロックに従ってサンプルホールドする第３のサンプルホ
ールド回路、上記電圧変換手段の充放電期間毎に信号電
圧をサンプルホールドせしめる第１のサンプリングクロ
ックと上記電圧変換手段のプリチャージ期間毎に基準電
圧をサンプルホールドせしめる第２のサンプリングクロ
ックとを発生するクロック発生手段、上記第１のサンプ
リングクロックを上記第１及び第３のサンプルホールド
回路に供給すると共に、上記第１或いは第２のサンプリ
ングクロックを選択的に上記第２のサンプルホールド回
路に供給するクロック選択手段、上記第１及び第３のサ
ンプルホールド回路の出力が供給される差動増幅器、を
備え、上記垂直レジスタ中を電荷が高速に転送される期
間に上記第１のサンプリングクロックを上記第２のサン
プルホールド回路に供給し、残余の期間に上記第２のサ
ンプリングクロックを上記第２のサンプルホールド回路
に供給することを特徴とする。

そして、クロック選択手段を上記第１或いは第２のサン
プリングクロックを選択的に上記第１及び第３のサンプ
ルホールド回路に供給すると共に上記第２のサンプリン
グクロックを上記第２のサンプルホールド回路に供給す
るものとし、上記垂直レジスタ中を電荷が高速に転送さ
れている期間に上記第２のサンプリングクロックを上記
第１及び第３のサンプルホールド回路に供給し、残余の
期間に上記第１のサンプリングクロックを上記第１及び
第３のサンプルホールド回路に供給することを第２の特
徴とする。

（ネ〉作用 本発明に依れば、映像信号に雑音の重畳し易い期間、即
ち電荷を高速で垂直方向に転送する期間に、各サンプル
ホールド回路のサンプルホールドのタイミングを一致さ
せることで、第１及び第３のサンプルホールド回路の出
力が同一波形となり、差動増幅器に於いて両出力がキャ
ンセルされ、雑音が抑圧される。

（へ〉実施例 本発明の一実施例を図面に依って説明する。

第１図は本発明固体撮像装置のブロック図である。この
図に於いて、ＣＣＤ〈１）、転送りロック発生回路（２
）、サンプリングクロック発生回路（５〉及びサンプル
ホールド回路（３ａ）　（３ｂ）（３ｃ）は第３図と同
一であり、同一部分には同一符号が付しである。

本発明の特徴とするところは、サンプルホールド回路（
３ｂ〉にサンプリングクロックｓｃ、、ｓｃ。

を選択的に供給することにある。即ち、サンプルホール
ド回路（３ｂ）には選択回路（１０〉で選択されたサン
プリングクロックが供給されるように構成されており、
選択回路（１０〉の選択動作が選択制御回路（１１）の
発生する選択パルスＣＰに従って制御される。選択回路
（１０〉は、例えば入力の一方にサンプリングクロック
ｓｃ、、ｓｃ、が夫々入力され、入力の他方には選択パ
ルスＣＰとその反転パルスＣＰとが夫々入力される２つ
のＡＮＤゲート（１２）（１３）と、両アンドゲート（
１２）（１３）の出力が入力されるＯＲゲート（１４）
とからなり、選択パルスＣＰが′１”のときにはサンプ
リングクロックＳＣよを出力し、“０”のときにはサン
プリングクロックＳＣＩを出力する０選択制御回路（１
１）は、転送りロック発生回路（２）からのタイミング
パルスＴＰに従って動作し、転送りロック発生回路（２
）のクロックパルスの発生する期間に選択パルスＣＰを
０”とする。

第２図は、第１図に示す固体撮像装置に電子シャッタ動
作をさせる場合のタイミング図であり、フレームトラン
スファ方式の場合を示す。この図に於いて、ＶＤ及びＨ
Ｄは夫々ＣＣＤ（１）の垂直走査信号及び水平走査信号
である。読出転送りロックφ７．は、ＣＣＤ（１）の撮
像部の電荷を垂直方向に転送して蓄積部に移すもので、
垂直走査信号ＶＤのブランキング期間中にクロックパル
スを発生する。そして、排出転送りロックφｖｓは、Ｃ
ＯＤ　（１）の撮像部の電荷を読出方向とは反対の方向
に転送して排出させるもので、垂直走査信号ＶＤの１周
期の所定のタイミングで水平走査信号ＨＤのブランキン
グ期間にクロックパルスを発生する。このクロックパル
スの発生タイミングは、垂直走査信号ＶＤの１周期内で
、水平走査信号ＨＤの１周期を１ステツプとして可変設
定され、排出転送りロックφＶ、のクロックパルスの発
生タイミングから読出転送りロックφＶ、のクロックパ
ルスの発生タイミングまでの期間りが光電荷の蓄積期間
となる。即ち、排出転送りロックφＶ、のクロックパル
スの発生タイミングを遅らせればシャッタ速度は速くな
り、逆に早めるとシャッタ速度が遅くなる。

選択パルスＣＰは、各転送りロックφｖＦｖφＶ１１の
クロックパルスの発生に同期して１”から“０”となり
、サンプルホールド回路（３ｂ〉にサンプリングクロッ
クＳＣＩを供給せしめる。この選択パルスＣＰが０”と
なる期間は、垂直走査信号ＶＤのブランキング期間及び
水平走査信号ＨＤのブランキング期間内に納められてい
る。

従って、ＣＣＤ（１）の撮像部の光電荷が蓄積部に転送
される期間と排出される期間とにはＣＣＤ（１〉の出力
する映像信号Ｘ（ｔ）が各サンプルホールド回路に同一
タイミングでサンプルホールドされ、差動アンプ（４〉
でキャンセルされて出力Ｙ（ｔ）が消えるため、映像信
号Ｘ（ｔ）に重畳した転送雑音が抑圧される。

尚、本実施例に於いては、サンプルホールド回路（３ｂ
）にサンプリングクロックｓｃ、、ｓｃ、を選択的に供
給する場合を例示したが、サンプルホールド回路（３ｂ
）にはサンプリングクロックｓｃ、を供給し、サンプル
ホールド回路（３ａ）　（３ｃ）にサンブノングクロッ
クｓｃ、、ｓｃ、を選択的に供給するように構成するこ
ともできる。

（ト〉発明の効果 本発明に依れば、クリップ回路等を付加することなく、
従来より備えているサンプルホールド回路を用い、電荷
を垂直転送する際に発生する雑音を有効に除去すること
ができ、固体撮像素子から得られる映像信号の処理回路
の誤動作を防止でき、安定した信号処理動作が望める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明固体撮像装置のブロック図、第２図は第
１図の固体撮像装置に電子シャッタ動作をさせる場合の
タイミング図、第３図は従来の固体撮像装置のブロック
図、第４図はその動作を示すタイミング図である。 （１〉・・・ＣＣＤ固体撮像素子、　（２）・・・転送
りロック発生回路、　（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・
サンプルホールド回路、　（４）・・・差動アンプ、　
（５）・・・サンプリングクロック発生回路、　（１０
）・・・選択回路、　（１１〉・・・選択制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平行に配列された複数の垂直レジスタの各出力が
   水平レジスタの各段に対応付けられると共に、上記水平
   レジスタの転送周波数と同一周波数のプリチャージパル
   スに従って所定レベルまでプリチャージされて基準電圧
   を発生し、続いて上記水平レジスタの出力電荷量に基づ
   いて充放電されて信号電圧を発生する電圧変換手段が上
   記水平レジスタの出力側に設けられた固体撮像素子、こ
   の固体撮像素子の出力をサンプリングクロックに従って
   サンプルホールドする第１及び第２のサンプルホールド
   回路、 この第２のサンプルホールド回路の出力をサンプリング
   クロックに従ってサンプルホールドする第３のサンプル
   ホールド回路、 上記電圧変換手段の充放電期間毎に信号電圧をサンプル
   ホールドせしめる第１のサンプリングクロックと上記電
   圧変換手段のプリチャージ期間毎に基準電圧をサンプル
   ホールドせしめる第２のサンプリングクロックとを発生
   するクロック発生手段、 上記第１のサンプリングクロックを上記第１及び第３の
   サンプルホールド回路に供給すると共に、上記第１或い
   は第２のサンプリングクロックを選択的に上記第２のサ
   ンプルホールド回路に供給するクロック選択手段、 上記第１及び第３のサンプルホールド回路の出力が供給
   される差動増幅器、 を備え、 上記垂直レジスタ中を電荷が高速に転送される期間に上
   記第１のサンプリングクロックを上記第２のサンプルホ
   ールド回路に供給し、残余の期間に上記第２のサンプリ
   ングクロックを上記第２のサンプルホールド回路に供給
   することを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）請求項第１項記載の固体撮像装置に於いて、 上記クロック選択手段は上記第１或いは第２のサンプリ
   ングクロックを選択的に上記第１及び第３のサンプルホ
   ールド回路に供給する共に上記第２のサンプリングクロ
   ックを第２のサンプルホールド回路に供給するものであ
   り、 上記垂直レジスタ中を電荷が高速に転送されている期間
   に上記第２のサンプリングクロックを上記第１及び第３
   のサンプルホールド回路に供給し、残余の期間に上記第
   １のサンプリングクロックを上記第１及び第３のサンプ
   ルホールド回路に供給することを特徴とする固体撮像装
   置。