JPH0484576A

JPH0484576A - 固体撮像素子のノイズ除去回路

Info

Publication number: JPH0484576A
Application number: JP2199587A
Authority: JP
Inventors: Toru Watanabe; 透渡辺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-17
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JP2557727B2

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、ＣＯＤ電荷転送素子の如き固体撮像素子のノ
イズ除去回路に関する。

（ロ）従来の技術第３図は、従来の固体撮像素子の出力部の構成を示す図
である。この図において、（１０）は水平レジスタで、
（１１）は水平出力ゲートである。水平レジスタ（１０
）には転送電極に接続される端子（１２Ａ）及び（１２
Ｂ＞から例えば二相のクロックパルスＨＴ１、及びＨＴ
２が供給される。水平出力ゲート（１１）には、端子（
１３）から所定レベルのバイアス電圧が供給きれる。水
平出力ゲート（１１）と電源端子（１４）との間にはフ
ローティングデイフュージョンアンプを構成する電界効
果トランジスタ（１５）が直列に接続されると共に、水
平出力ゲート（１１）と接地間に等測的にコンデンサ（
１６）が形成される。即ち、コンデンサ（１６）は、ト
ランジスタ（１５〉のソスとなる拡散領域の容量で構成
され、この容量に水平レジスタ（１０）からの電荷が蓄
積される。電界効果トランジスタ（１５）のゲートに接
続された端子（１７）からは、転送クロックＨＴＩ、及
びＨＴ２と同期したブリチー＼・−シバルスＨＴＲが供
給される。トランジスタ（１５）のソース及びコンデン
サ（１６）の接続点に取り出された撮像出力信号は、電
界効果トランジスタ（１８）及び（１９）の夫々により
構成された２段のソース・ホロワ回路と、ｎｐｎ型トラ
ンジスタで構成されるエミッタ・ホロワ回路を介して出
力端子（２０）に取り出される。

第４図は、二相の転送クロックＨＴＩ及びＨＴ２とプリ
チャージパルスＨＴＲとコンデンサ（１６）の一端に生
じる出力電圧Ｖｏの関係を示す図である。

まず、プリチャージパルスＨＴＲが電界効果トランジス
タ（１５）のゲートに供給されるプリチャージ期間Ｔｐ
において、電界効果トランジスタ（１５）がオン状態と
なる。この時、コンデンサ（１６）が端子（１４）に加
えられる電源電圧ｖｂにより瞬時に充電される。これと
共に、電界効果トランジスタく１５）のゲートに供給さ
れたプリチャージパルスＨＴＲが電界効果トランジスタ
（１５〉のゲート・ソース間に実質的に形成きれる寄生
容量を通じてソース側に現われる。従って、コンデンサ
（１６）の一端には、電源電圧ｖｂにプリチャージパル
スＨＴＲ（７）電圧Ｖｐが重畳された出力電圧Ｖｏが発
生ずる。

次に、基準電位期間Ｔｏでは、電界効果トランジスタ（
１５）がオフ状態になる。従ってコンデンサ（１６）の
一端の出力電圧Ｖｏは、電圧Ｖｐたけ低下し、電源電圧
ｖｂとなる。そして、転送期間Ｔｔでは、水平レジスタ
（１０）から転送された信号電荷に応じた情報信号電圧
Ｖｓｎの出力電圧Ｖｏが得られる。

ところが、期間Ｔｐから期間Ｔｏに移る状態で、プリチ
ャージゲート領域の電荷が、振り分けられるため、プリ
チャージゲート領域がオフ状態になった時には、フロー
ティングデイフュージョン領域にリセットノイズ成分△
ｎが含まれる。このノセットノイズ成分Δｎによって、
基準電位期間Ｔｏにおける基準電位（フィードスルーレ
ベル）が各転送周期の間で誤差を伴うことになる。その
結果、転送期間Ｔｔにおいて、信号電荷成分に対しても
リセットノイズ成分Δｎが含まれることになる。このリ
セットノイズの他にもソース・ホロワ回路部で発生ずる
１／ｆノイズと熱雑音とがある。１／ｆノイズは、周波
数に逆比例してレベルが上昇する特性を有し、熱雑音は
、高周波帯域のポワイ１〜ノイスである。

これらのノイズを除去するために、例えば相関二重サン
プリングと称される処理などが施される。

第５図は、上述の相関二重サンプリング処理の回路構成
を示し、第６図は、その動作タイミングを示す。

撮像出力信号Ｖｏは、サンプルホールド回路（３０）　
、　（３１）にそれぞれ供給され、サンプルホールド回
路（３０）では、撮像出力信号Ｖｏの基準電位期間Ｔｏ
における信号レベルすなわちリセットノイズΔｎがサン
プリングパルスＤＳ２によってサンプルホールドされる
。サンプルホールド回路（３１）では、撮像出力信号Ｖ
ｏの転送期間Ｔｔでの信号レベルｖｓｎ＋Δｎがサンプ
リングパルスＤＳＩによってサンプルホールドされる。

そして、サンプルホールド回路（３２）には、サンプル
ボールド回路（３０）の出力が供給され、再び、サンプ
リングパルスＤＳ１によってサンプリングされ、サンプ
ルボルド回路（３１）の出力信号と同じ位相を持った信
号が出力される。

次に、サンプルボールド回路（３１）　、　（３２）の
出力信号が減算回路（３３）に供給され、転送期間Ｔｔ
での信号レベルＶｓｎ＋ΔｎからリセットノイズΔｎが
除去された信号Ｖｓｎが得られる。さらには、ザンブリ
ング回路におけるナイキスト周波数以下の１／ｆノイス
も除去することができる。

（ハ〉発明が解決しようとする課題以上のような回路構成によれは、リセットノイズ及びナ
イキスト周波数以下の１／ｆノイズを除去するためには
有効であるが、ナイキスト周波数以上の高周波成分もサ
ンプルホールドするために、高周波帯域のノイズの折り
返しによるＳ／Ｎの劣化が生じる。

また、ボールド処理により、−リーンプリング周波数ｆ
　ｓ　（−１，／　Ｔ　）を最初の零とり−るｌゴーバ
ス特性（５ｉｎ（πｆ／　ｆ　ｓ）／　（πｆ／　ｆ　
ｓ）のカーブを有する）が、作用することになり、高周
波帯域のＭＴＦ特性イ）劣化することになる。

そこで、これらの問題点に対応ずべく積分型相関二重サ
ンプリングなども考えられているが、回路構成が複雑に
なると共に回路の安定性が厳しく要求されるなどの問題
点を持っている。

そこで、本発明は、安定かつ容易な回路構成で不要ノイ
ズを有効に除去し、画質の低下の防１１−を図ることを
「Ｉ的とする。

（ニ）課題を解決するだめの手段本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので
、その特徴とするところは、一定周期の転送クロックに
従って信号電荷を転送出力すると共に、」−記転送クロ
ックに同期したプリチャージパルスに従って所定のレベ
ルまでブリチ〜−シされる容量を上記電荷量に基ついて
充放電しＣ（Ｉｉ′と一電荷量に応じた出力信号を得る
固体撮像素子のノイズ除去回路に於いて、上記容量のプ
リチャージ及び充放電後のレベルに対応する出力信男を
連続してサンプルボールドする第１のサンプルホールド
回路と、この第１の一リーンプルボールド回路の出力を
１／２周期の位相でサンプルホールドリーる第２のサン
プルホールド回路と、この第２のリーンプルボールド回
路の出力を１−２第１のリーンプルボルド回路に同期し
てサンプルホールドする第３のサンプルホールド回路と
、」、２第１のサンプルホールド回路の出力と−」上記
第２のサンプルホールド回路の出力との差を得る減算回
路と、を備えたことにある。

（ホ）作用本発明によれば、出力信号のサンプリングクロックの実
質的な周波数が高くなってサンプルホールド回路でサン
プルホールドできる周波数成分を高くできるため、ナイ
キスト周波数が高くなり、高周波ノイズ成分の折り返し
が低減される。

従って、転送クロックより高い周波数成分を出力させる
ことができる。

（へ）実施例本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は、本発明固体撮像素子のノイズ除去回路の構成
を示す図である。第３図と同様の固体撮像素子からサン
プルボールド回路（１）に供給される出力信号ＶＯは、
第２図に示すように、転送クロックの１周期内でプリチ
ャージ期間Ｔｐ、基準電位期間ＴＯ１転送期間Ｔｔの夫
々の期間に対応じた電圧波形を有している。最初のサン
プルボールド回路（１）では、サンプリングパルスＳＰ
Ｉによって信号Ｖｏの基準電位期間Ｔｏの電圧Δｎがサ
ンプルホールドされ、続いて転送期間Ｔｔの電圧Ｖｓｎ
十八〇へザンブルポールドされる。従って、サンプルホ
ールド回路（１）からの出力波形（ａ）は、ノセットノ
イズに相当する電圧成分Δｎと映像情報に相当する電圧
成分Ｖｓｎ＋Δｎが転送周期Ｔ（Ｔ＝Ｔｐ＋Ｔｏ＋Ｔｔ
＞の半分の周期で交７ｊに現われる。次に、出力信号（
、）は、第２のサンプルボールド回路（２）に人力され
、サンプリングパルスＳＰＩと位相が１８０°異なる一
す−ンブリングパルスＳＰ２でサンプルホールドされ、
さらに、サンプルボールド回路り２）の出力が第３のり
′ンブルボールド回路（３）に入力され、リーンブリン
グパルスＳＰＩでサンプルホールドされる。このサンプ
ルボールド回路（３）の出力波形（ｂ）は、出力波形（
、）に対して位相が１８０’遅れた形になる。Ｊ−なわ
し、出力信号（８）においてその映像情報が出力される
期間Ｔ２　、Ｔ４　、Ｔ６・・・に、出力信号（ｂ）は
、映像情報を含んでいるリセットノイス成分Δｎを出力
することになる。従って、減算回路〈４）にそれらの信
号（ａ）（ｂ）を人力することによって、期間Ｔ２．Ｔ
４．Ｔ６・・・では、リセット成分Δｎが除去された撮
像情報Ｖｓｎを出力する波形（ｃ）が得られる。

ところで、期間Ｔｌ、Ｔ３．Ｔ５・・・において出力信
号（ｃ）に現われる信号は、不要な情報であるため、ゲ
ート回路（５）及び期間Ｔｌ、Ｔ３．Ｔ５・・・に同期
するゲートパルスＧＰＩにより、期間Ｔ２、Ｔ４．Ｔ６
・・・だけの情報を選択することで、不要な情報が除去
された出力信号（ｄ）が得られる。そしてさらに、出力
信号（ｄ）のサンプリング周波数成分を除去するために
、出力信号（ｄ）をローパスフィルタ（６）に通すこと
によって、リセットノイズ及び１／ｆノイズが除去され
、かつ高周波ノイズの折り返しが低減される。従って、
ＭＴＦ特性の劣化を防いだ出力信号が得られることにな
る。

（ト）発明の効果本発明によれば、回路構成の増大を伴うことなく高周波
ノイズの折り返しの原因となるナイキスト周波数を２倍
にすることができるため、ノイズ低減が実現され、かつ
、ホールド回路によるＭＴＦ特性の劣化を防ぐことがで
きる。従って、従って、ＣＣＤ固体撮像素子を用いた固
体撮像装置において、画質を容易に向上することができ
るため、安価で且つ高画質の固体撮像装置を実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のノイズ除去回路の構成を示すブロッ
ク図、第２図は、第１図の動作を説明するタイミング図
、第３図は、固体撮像素子の出力部の構成を示す回路図
、第４図は、第３図の動作を示すタイミング図、第５図
は、従来のノイズ除去回路のブロック図、第６図は、第
５図の動作を説明するタイミング図である。（１）（２）（３）（３０）（３１）（３２）・・・サ
ンプルホールド回路、　（４）（３３）・・・減算回路
、　（５）・・・ゲート回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一定周期の転送クロックに従って信号電荷を転送
出力すると共に、上記転送クロックに同期したプリチヤ
ージパルスに従って所定のレベルまでプリチャージされ
る容量を上記信号電荷量に基づいて充放電して信号電荷
量に応じた出力信号を得る固体撮像素子のノイズ除去回
路に於いて、上記容量のプリチャージ及び充放電後のレ
ベルに対応する出力信号を連続してサンプルホールドす
る第１のサンプルホールド回路と、この第１のサンプルホールド回路の出力を１／２周期の
位相でサンプルホールドする第２のサンプルホールド回
路と、この第２のサンプルホールド回路の出力を上記第１のサ
ンプルホールド回路に同期してサンプルホールドする第
３のサンプルホールド回路と、上記第１のサンプルホー
ルド回路の出力と上記第第２のサンプルホールド回路の
出力との差を得る減算回路と、を備えたことを特徴とする固体撮像素子のノイズ除去回
路。
（２）上記第１のサンプルホールド回路の動作に同期す
るタイミングで上記減算回路の出力を制御するゲート回
路を備えたことを特徴とする請求項第１項記載の固体撮
像素子のノイズ除去回路。