JPH04179378A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、ＣＣＤイメージセンサの出力信号は電源電圧に
よって変動する直流オフセット電圧を有しており、光に
よる信号出力はリセットパルス周期に同期して上記直流
オフセット電圧を基準として電圧値の小さくなる方向に
でてくる。したかって、光による信号出力を取出すため
には直流オフセット電圧を除去するような信号処理を行
う必要がある。このような信号処理を行うには色々な方
法かあるが、その１つに直流オフセ・ント電圧に相当す
る電圧を出力する補償出力回路を、ＣＣＤイメージセン
サか形成されている半導体基板上に設け、ＣＣＤイメー
ジセンサの出力と補償出力回路との差を外部において取
って光による信号分を取出す方法がある。この方法を用
いている従来の固体撮像装置を第３図に示す。この固体
撮像装置は半導体基板１上に形成されており、画素２か
らの信号電荷をＣＣＤアナログ電荷シフトレジスタ４に
よって順次転送し、この電荷を、リセットゲート６を介
して外部電圧５にリセットされた浮遊拡散層７に流入さ
せしめ、この浮遊拡散層７の電位をソースフォロア構成
のバッファ回路８，９、及び信号出力端子１０を介して
外部に出力する。なお、出力部を２段ソースフォロア構
成としているのは、出力インピーダンスを十分小さくし
て出力するためである。信号出力端子１０から出力され
る電圧の波形を第４図（ａ）に示す。この波形において
は、ＣＣＤの浮遊拡散層７とリセットゲート６の結合に
起因するリセットノイズも示しである。

又、上記固体撮像装置は、リセットゲート３６、浮遊拡
散層３７、ソースフォロア構成のバッファ回路３８．３
９及び補償信号出力端子４０からなる補償出力回路を有
している。この補償出力回路の各要素は、ＣＣＤイメー
ジセンサの出力回路の対応する各要素（すなわち、リセ
ットゲート６、浮ａ　拡散層７、ソースフォロア構成の
バッファ回路８．９及び信号出力端子１０）と、同一形
状、及び周辺ラインとの結合容量がほぼ同一となるよう
に設けられている。なお、リセットゲート３６にはリセ
ットゲート６と同一のりセラトノくルスＲ５が印加され
ている。この時、補償信号出力端子４０から出力される
電圧の波形を第４図（ｂ）に示す。この第４図（ｂ）に
おいてもリセットゲート３６と浮遊拡散層３７との結合
に起因するリセットノイズが示されている。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の固体撮像装置においては、１）　信号
出力端子１０と補償出力端子４０から出力される各々の
直流オフセット電圧値は本来同一の値となるのか望まし
いが、製造工程上のバラツキ（例えば、トランジスタの
しきい値の局所的バラツキやパターン寸法のバラツキ等
）で必ずしも同一の値を示さない。そこで出力処理側の
多少の調整を許容するものとしてこの差を小さくしたい
があまり小さくはならないという問題があるし、 ２）　又、光信号の基準は光が当たらない時の画素から
の出力（すなわち暗時出力）であるべきであるが、上記
補償出力回路は画素からの信号を受けていないため、暗
時出力の補償ができないという問題かあった。

本発明は上記問題点を考慮してなされたものであって、
信号出力端子から出力される直流オフセット電圧値と補
償信号出力端子から出力される直流オフセット電圧値と
の差を可及的に小さくすることができる固体撮像装置を
提供することを目的とする。

Ｃ発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明による固体撮像装置は、光信号を電気信号に変換
する複数の画素と、この複数の画素の各々の信号を順次
読出す読出し手段と、この読出し手段によって読出され
た信号を外部に出力する信号出力端子と、読出し手段と
信号出力端子との間に設けられ信号出力端子を出力端と
するバッファ回路と、このバッファ回路の入力ノードの
電圧を所定のタイミングでサンプリングするサンプリン
グ手段と、このサンプリング手段によってサンプリング
された電圧を次のサンプリング時迄保持する保持手段と
、この保持手段によって保持された電圧を出力する補償
バッファ回路と、この補償バッファ回路の出力を外部に
出力する補償信号出力端子と、を備え、補償バッファ回
路とバッファ回路とほぼ同一の特性を有するように形成
したことを特徴とする。

（作　用） このように構成された本発明の固体撮像装置によれば、
読出し手段と信号出力端子との間に設けられて信号出力
端子を出力端とするバッファ回路の入力ノードの電圧が
所定のタイミングでサンプリング手段によってサンプリ
ングされる。又、このサンプリングされた電圧が保持手
段によって保持され、この保持された電圧が補償バッフ
ァ回路及び補償信号出力端子を介して外部に出力される
。

そして、この補償バッファ回路とバッファ回路とはほぼ
同一の特性を有するように形成されていることにより、
信号出力端子から出力される直流オフセット電圧値と補
償信号出力端子から出力される直流オフセット電圧値と
の差を可及的に小さくすることができる。

（実施例） 第１図に、本発明による固体撮像装置の第１の実施例の
構成を示す。この実施例の固体撮像装置は複数個の画素
２と、ＣＣＤアナログ電荷シフトレジスタ４と、リセッ
トゲート６と、浮遊拡散層７と、ソースフォロア構成の
バッファ回路８，９と、信号出力端子１０と、サンプリ
ングゲート２０と、ソースフォロア構成のバッファ回路
２１と、保持容量２２と、補償信号出力端子２３とを有
し、これらの要素が半導体基板１上に形成されている。

サンプリングゲート２０、保持容量２２、バッファ回路
２４、及び補償信号出力端子２５以外は従来の技術の項
で説明済のため説明を省略する。

サンプリングゲート２０と保持容１ｊｋ２２によってサ
ンプルホールド回路を形成しており、サンプリングゲー
ト２０にパルスＳＡが印加されると、バッファ回路８の
出力端とバッファ回路９の入力端とを結ぶノードＡの電
圧を保持容量２２に保持する。この保持された電圧はバ
ッファ回路２４及び補償信号出力端子２５を介して外部
に出力される。なおバッファ回路２４はバッファ回路９
と同−形状及び周辺ラインとの容量結合かほぼ同一とな
るように設ける。

本実施例の作用を第２図を参照して説明する。

リセットゲート６に印加されるリセットパルスＲ３は第
２図（ａ）に示すように所定の周期毎にＯＮしている。

今、シフトパルスＳＰがある時刻でＯＮになると（第２
図（ｂ）参照）、画素２によって信号電荷に変換された
光信号はＣＣＤアナログ電荷シフトレジスタ４によって
読出され、順次転送されてバッファ回路８に送出される
。すると、バッファ回路８の出力端の電圧（ノードＡの
電圧）は第２図（ｃ）に示すようになる。すなわち、シ
フトパルスＳＰがＯＮするとノードＡの電圧はまず空お
くり出力となる。そしてこの空おくり出力に続いて黒基
準出力となり、この黒基準出力に続いて光信号による信
号出力となる。

このような場合において、サンプリングゲート２０に印
加するパルスＳＡのタイミングを、空おくり出力期間に
ＯＮすると（第２図（ｄ）参照）、ノードＡの空おくり
出力期間の電圧が保持容量２２に保持される。この保持
された電圧はバッファ回路２４及び補償信号出力端子を
介して外部に出力される。なお、上記電圧の保持及び出
力はサンプリングゲート２０にパルスＳＡが再度印加さ
れるまで続く。この場合、バッファ回路９とバッファ回
路２４とは同−形状及び周辺ラインとの容量結合がほぼ
同一となるように形成されているため、補償信号出力端
子２５から出力される電圧は、信号出力端子１０から出
力される電圧とほぼ同一の値となり、その差は従来のも
のに比べて小さくすることができる。又この場合、１段
目のバッファ回路８が電圧利得を有する場合に上記効果
は顕著となる。なお、上記実施例においては、サンプリ
ングゲート２０に印加するパルスＳＡのＯＮのタイミン
グを空おくり出力期間としたが、パルスＳＡの代わりに
シフトパルスを用いてもよい。

次に本発明による固体撮像装置の第２の実施例を第２図
を参照して説明する。この実施例の固体撮像装置は、第
１図に示す第１の実施例と同一の構成要素を有している
かサンプリングゲート２０に印加されるパルスＳＡのタ
イミングは第１の実施例とは異なり、空おくり出力期間
ではなくて、黒基準出力期間にＯＮされるものである（
第２図（ｅ）参照）。サンプリングゲート２０に印加さ
れるパルスＳＡを黒基準出力期間の信号出力期間中にＯ
Ｎすると、第１の実施例の場合と同様の動作原理によっ
て黒基準出力に対応した信号電圧が補償信号出力端子２
５から出力される。これにより本実施例は第１の実施例
と同様の効果を有するとともに、暗時出力の補償も可能
となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、信号出力端子から出力されるオフセッ
ト電圧値と補償信号出力端子から出力される直流オフセ
ット電圧値との差を可及的に小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体撮像装置の実施例の構成を示
すブロック図、第２図は実施例の作用を説明するタイム
チャート、第３図は従来の固体撮像装置を示すブロック
図、第４図は従来の固体撮像装置の作用を説明するタイ
ムチャートである。 １・・・半導体基板、２・・・画素、４・・・ＣＤＤア
ナログ電荷シフトレジスタ、５・・・電源、６・・・リ
セットケート、７・・・浮遊拡散層、８．９・・・バッ
ファ回路、１０・・・信号出力端子、２ｏ・・・サンプ
リングゲート、２２・・・保持容量、２４・・・バッフ
ァ回路、２５・・・補償信号出力端子。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光信号を電気信号に変換する複数の画素と、この複
   数の画素の各々の信号を順次読出す読出し手段と、この
   読出し手段によって読出された信号を外部に出力する信
   号出力端子と、前記読出し手段と前記信号出力端子との
   間に設けられ前記信号出力端子を出力端とするバッファ
   回路と、このバッファ回路の入力ノードの電圧を所定の
   タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、こ
   のサンプリング手段によってサンプリングされた電圧を
   次のサンプリング時迄保持する保持手段と、この保持手
   段によって保持された電圧を出力する補償バッファ回路
   と、この補償バッファ回路の出力を外部に出力する補償
   信号出力端子と、を備え、前記補償バッファ回路と前記
   バッファ回路とをほぼ同一の特性を有するように形成し
   たことを特徴とする固体撮像装置。 ２、前記バッファ回路の入力ノードの電圧を発生する回
   路部が電圧増幅又は電流増幅のいずれか一方を行う能動
   回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の固体
   撮像装置。