JPH0377487A - Ｃｃｄ暗時出力補償回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えばカメラの自動焦点装置（Ａｕｔ。

Ｐｏｅｕｓ　、　ＡＦ′）の受光素子その他に用いられ
る電荷結合素子（Ｃａｒｇｏ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｒｓｖ
ｉｏｓ　、　ＣＣＤ　）を用いた固体撮像装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来のＣＣＤ固体撮像装置の概略構成を示すブ
ロック図で、図において、（５〉は感光画素部、（６）
は電荷蓄積部、（７）はＣＣＤ電荷転送部、（３）は出
力部である。

感光画素部（５）は基板上に配列された複数の光導電素
子から成る画素で構成され、光電変換により入射光量に
応じた信号電荷を発生する。この感光画素部（６）から
流入する信号電荷を一時的に電荷蓄積部（６）で必要時
間（蓄積時間）′Ｗ積した後、この蓄積された信号電荷
はＣＣＤで構成される電荷転送部（７）へ送り込まれ、
−画素毎に順々に出力部〈３）で電荷電圧変換されて光
電荷量に応じた出力信号として出力される。

〔発明が解決しようとするＳ題〕

従来のＣＣＤ固体撮像装置は以上のように構成されてい
たので、ＣＣＤから転送されてくる信号を出力部から暗
時出力の補償を行なわないで取り出していたため、第５
図（、）に示すようにこの出力信号には光による本来の
信号だけでなく、暗時出力信号も含んでしまってかり、
この暗時出力信号は逆バイアスされたｐｍダイオードや
ＭＯＳキャパシタで光に無関係に発生する拡散電流や発
生再結合電流が生じることにより、発生する信号で主に
感光′ｔ７Ｊｇｇ部、蓄積部及び電荷転送部で発生して
いる。ＣＣＤ固体搬像装置はたとえばカメラの自動焦点
（ＡＦ）検出用に使用されているが、非常に暗い状態で
ＡＦを行なかうとすると、光による信号に比べて、暗時
出力信号が無視できないレベルになり、第５図（ｂ）に
示すように光のピーク位置が検出できなくなり精度の高
いＡＰができずさらに、暗時出力は温度依存性が大きく
、約８℃の上昇で２倍の出力になるといわれ、温度が高
い場合にもＡＦの精度が低くなってしまうという問題点
を有していた。

さらに、ＣＣＤ固体撮像装置では一画素毎の信号を精度
良く読み出すため、出力部において一画素分の信号を読
み出す前に、電荷電圧変換部の容量をある電位（リセ゛
：ｌト電位Ｖｎ）にリセットを掛けるため、第６図に示
すようにＭＯＳトランジスタ（以下ＭＯ５Ｔｖと呼ぶ）
で構成されるスイッチを持っている。そしてリセットを
行なうためこのＭＯ８Ｔｖをリセットクロック電圧−ｎ
ｎ（Ｈレベル）でオンにした時、このＭＯ８Ｔｖのゲー
ト容量はＶＢ−、に充電され、これがオフした際にはリ
セットクロック電圧−ＢＬ　（Ｌレベル）になるため、
このレベルを基準としてゲート容量をｖＲに充電するた
めに前記電荷電圧変換部の容量に充電された電荷の一部
が使われることになり、出力された波形は第５図（耐に
示すように、クロストーク電圧と呼ばれるリセットノイ
ズがのることになり、このクロストーク電圧は後段の信
号処理の過程で除去するための回路が必要になるなど問
題となっている。このように、従来のＣＣＤ固体撮像装
置では暗時出力だけでなく、クロストーク電圧も含んだ
信号しか出力することができないという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、暗時出力信号とともにクロストーク電電成分
を含まない光信号を得ることができるＣＣＤ固体撮像装
置を得ることを目的とする。

ｃｓｕｉｉを解決するための手段〕 この発明に係るＣＣＤ暗時出力補償回路は光信号を検出
するためのＣＣＤ固体撮像装置に並べて、光検出用ＣＣ
Ｄ固体撮像装置と同一の構造を有し感光画素部を金属ア
ルミ層等の遮光層で遮光することにより、前記光検出用
ＣＣＤ固体撮像装置の各暗時出力のみを検出す画素に対
応する暗時出力検出用ＣＣＤ固体撮像装置を配置し、光
信号検出用及び暗時出力検出用ＣＣＤｆｉＣＣＤ固体撮
像装置力を入力とする引算回路を備え、その出力を光信
号として出力するように構成したものである。

〔作用〕

この発明におけるＣＣＤ暗時出力検出装置は、光信号検
出用固体撮像装置から出力される暗時出力信号及びクロ
ストーク電圧成分が含まれた光信号から、暗時出力検出
用ＣＣＤ固体撮像装置から出力される暗時出力信号及び
クロストーク電圧成分のみで光による信号を含まない信
号を引算して取り除くことにより、引算回路から出力さ
れる信号は暗時出力及びクロストーク電圧成分を含まな
い光信号が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は光信号検出用ＣＣＤ固体撮像装置
、（２）は暗時出力検出用ＣＣＤ固体撮像装置、（３〉
は各々の固体撮像装置の出力部で、光信号検出用ＣＣＤ
撮像装置側の出力Ｂは引算回路（０の一方の入力端子に
、暗時出力力検出用ＣＣＤ固体撮像装置側の出力Ａは引
算回路（４）の他方の入力端子に接続され、引算回路（
４）の出力Ｃを光信号（Ｖｏｕｔ）として読み出す。

また、光信号検出用及び暗時出力検出用ＣＣＤ固体撮像
装Ｗ１（１）及び（２）の構成は前記従来の第４図に示
したものと同様であり、感光画素部（５）、蓄積部（６
）及びＣＣＤ電荷転送部（７）から成り、暗時出力検出
用ＣＣＤ固体撮像装置（２）の感光画素部（５）は金属
アル【層により遮光され、光に反応しない構造となって
いる。そして、第２図（、）に示すように、光信号検出
用ＣＣＤ固体撮像装置（１）と、暗時出力検出用ＣＣＤ
固体撮像装置（２）は並べて配置され、第２図（ｂ）に
示すように同一のウェル（この実施例ではＰウェル）内
に形成し、同一の特性を有するように構成している。

次に本実施例の動作について説明する。光信号検出側の
感光画素において、入射光量に応じた信号電荷が発生し
、必要な期間（蓄積時間）Ｗ稜部で蓄積し、その後ＣＣ
Ｄ電荷転送部へ送られ、ここで電荷の転送が行なわれ、
出力部を介して一画素毎の光信号が順次出力されてくる
が、この信号には笛３図（ｂ）に示すように暗時出力信
号及びクロストーク電圧成分が含まれている。

一方、暗時出力検出用ＣＣＤ固体撮像装置（２）にシい
ても同様の過程で動作が行なわれるが、こちらの感光画
素部は遮光されているため光入射に伴なう電荷は発生せ
ず、第３図（、）に示すように単に暗時出力信号及びク
ロストーク電圧成分のみを含んだ信号が出力される。両
者は感光画素部が遮光されているかいないかの相違以外
は同一の構造を有しているため、暗時出力信号及びクロ
ストーク電圧成分はほぼ等しいと考えてよい。そこで、
暗時出力検出用ＣＣＤ固体撮像装置（りの出力電圧から
、光信号検出用ＣＣＤ固体撮像装置！（２）の出力電圧
を引算回路（４）により両装置にかいて対応する画素部
分からの出力同士で演算するタイミングで引算を行なえ
ば、第３図（６）に示すように、暗時出力信号成分及び
クロストーク電圧成分を含まない光信号が得られる。こ
の時、両者の対応する画素同士の暗時出力が等しいとす
れば、画素による暗時出力のばらつきによる影響も除く
ことができる。

さらに、上記実施例では引算回路（４）を使用した場合
を示したが、差動増呵器等によりゲインを取って出力し
てもかまわない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、暗時出力による影響を
補償できるためＳＩＮ比が格段に向上するので、従来よ
りも暗い状態までＣＣＤ固体撮像装置が使用可能にキャ
ンセルするため、後段の信号処理回路を従来よりも減ら
すことができ、特に、カメラ用オートフォーカスでは従
来よりも暗いところまで測距可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例によるＣＣＤ暗時出力補償
回路を示す概略構成を示すブロック図、第２図（、）　
（ｂ）は本発明の上面図及び断面図、第３図は本発明の
出力波形図、第４図は従来のＣＣＤ固体＃＆像装置の概
略構成を示すブロック図、第５図は従来回路による出力
波形図、第６図はリセット回路図である。 図中、（１）は光信号検出用ＣＣＤ固体撮像装置、（２
）は暗時出力検出用ＣＣＤ検出用固体撮像装置、（３）
は出力部、（０は引算回路、（５）は感光画素部、（６
）は蓄積部、（７）はＣＣＤ電荷転送部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に配列した複数の画素の各々において、光電変換
   を行ない光量に応じた光電荷を発生する感光画素部と、
   この光電荷を転送する電荷転送部と、この光電荷量に応
   じた出力信号（光信号）を発生する出力部を備えた光信
   号検出用ＣＣＤ（電荷結合素子）固体撮像装置に対して
   、前記感光画素部が遮光されてなる以外は前記光信号検
   出用ＣＣＤ固体撮像装置と同一に構成した暗時出力検出
   用ＣＣＤ固体撮像装置を、前記光信号検出用ＣＣＤ撮像
   装置に並べて配置し、前記光信号検出用及び前記暗時出
   力検出用ＣＣＤ固体撮像装置の出力を入力とする引算回
   路を備え、この引算回路の出力を光信号として出力する
   ことを特徴とするＣＣＤ暗時出力補償回路。