JPS59194576A - 電荷結合装置 - Google Patents
電荷結合装置Info
- Publication number
- JPS59194576A JPS59194576A JP58069620A JP6962083A JPS59194576A JP S59194576 A JPS59194576 A JP S59194576A JP 58069620 A JP58069620 A JP 58069620A JP 6962083 A JP6962083 A JP 6962083A JP S59194576 A JPS59194576 A JP S59194576A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- gate
- charge
- ccd
- coupled device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は電荷結合装置に関し、特に電荷結合装置の入力
部となる電荷注入部に関するものである。
部となる電荷注入部に関するものである。
〈従来技術〉
電荷結合素子（ＣＣＤ）などを用いた固体撮像装置では
、同一チップ上に構成されるンースフォロワ等の増幅回
路から若干のｌンｆタイプの低周波ノイズが発生し、こ
れが画面上においては横に引くノイズとなって目立ちや
すい。この低周波ノイズの低減に対して、上記増幅回路
の改良等撮像素子側での対策には限界があって対応しき
れず、外部回路上での対策が必要となっている。
、同一チップ上に構成されるンースフォロワ等の増幅回
路から若干のｌンｆタイプの低周波ノイズが発生し、こ
れが画面上においては横に引くノイズとなって目立ちや
すい。この低周波ノイズの低減に対して、上記増幅回路
の改良等撮像素子側での対策には限界があって対応しき
れず、外部回路上での対策が必要となっている。
外部回路上での対策のうちよく知られている手法として
相関二重サンプリング（ＣＤＳ）法がある（Ｍ、 Ｈ，
Ｗｈ ｉ ｔｅ ｅｔ ａ！、、 ＩＥＥＥＪ、’ｏｆ
５ｏｌｉｄ−５ｔａｔｅ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ
、５Ｃ−９，ｐ、１−１３（１９７４）、 ）。第１図
（ａ）、 （ｂ）は従来から提案されているｎチャネル
ＣＣＤＩＣＪＩするＣＤＳ法を説明するだめの回路図及
び電圧レベルの変化図である。ここで電荷は同図（ａ）
に示すようにリセット回路付ダイオードＤ。で電圧変換
された後、ソースフォロワを介してアンプＡ１により増
幅される。
相関二重サンプリング（ＣＤＳ）法がある（Ｍ、 Ｈ，
Ｗｈ ｉ ｔｅ ｅｔ ａ！、、 ＩＥＥＥＪ、’ｏｆ
５ｏｌｉｄ−５ｔａｔｅ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ
、５Ｃ−９，ｐ、１−１３（１９７４）、 ）。第１図
（ａ）、 （ｂ）は従来から提案されているｎチャネル
ＣＣＤＩＣＪＩするＣＤＳ法を説明するだめの回路図及
び電圧レベルの変化図である。ここで電荷は同図（ａ）
に示すようにリセット回路付ダイオードＤ。で電圧変換
された後、ソースフォロワを介してアンプＡ１により増
幅される。
この信号は同図（ｂ）に示すようにリセット終了後信号
電荷が検出されるまでの無信号期間内のｔ２において、
容量Ｃｃｐ及びスイッチング素子Ｓｅｐにより構成され
るクランプ回路によりクランプ電位ＶＣｐにクランプさ
れる。即ち無信号レベルはＶｃｐなる直流レベルにクラ
ンプされることになりノイズは除去される。この信号は
更にアンプＡ２で増幅された後、スイッチング素子ＳＳ
Ｈ及び容量Ｃ５Ｈで構成されるサンプルホールド回路へ
導かれる１、ここでは第１図（ｂ）に示すように画素信
号期間内のｔうにおいて画素信号が抽出される。この信
号は無信号を基準とした信号レベｌしであるからＣＣＤ
出力信号において含まれるノイズのうち、リセット後の
レベル変動であるリセットノイズや、数画素に及ぶレベ
ル変動即ち低周波のノイズが大幅に抑圧されてお９、ア
ンプＡ３を介して出力される。
電荷が検出されるまでの無信号期間内のｔ２において、
容量Ｃｃｐ及びスイッチング素子Ｓｅｐにより構成され
るクランプ回路によりクランプ電位ＶＣｐにクランプさ
れる。即ち無信号レベルはＶｃｐなる直流レベルにクラ
ンプされることになりノイズは除去される。この信号は
更にアンプＡ２で増幅された後、スイッチング素子ＳＳ
Ｈ及び容量Ｃ５Ｈで構成されるサンプルホールド回路へ
導かれる１、ここでは第１図（ｂ）に示すように画素信
号期間内のｔうにおいて画素信号が抽出される。この信
号は無信号を基準とした信号レベｌしであるからＣＣＤ
出力信号において含まれるノイズのうち、リセット後の
レベル変動であるリセットノイズや、数画素に及ぶレベ
ル変動即ち低周波のノイズが大幅に抑圧されてお９、ア
ンプＡ３を介して出力される。
以上のようにＣＤＳ法はノイズ低減に対して非常に優れ
た手法ではあるが、大がかりな外部回路を要し、しかも
これら外部回路はＣＣＤが高速で駆動される場合にはき
わめて高速の動作性能を要求される。
た手法ではあるが、大がかりな外部回路を要し、しかも
これら外部回路はＣＣＤが高速で駆動される場合にはき
わめて高速の動作性能を要求される。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来から用いられているＣＤ、Ｓ法の問題
点に鑑みてなされたもので、ＣＤＳ法と同等の動作を簡
単な回路で構成することができる電荷結合素子を提供す
るものである。
点に鑑みてなされたもので、ＣＤＳ法と同等の動作を簡
単な回路で構成することができる電荷結合素子を提供す
るものである。
〈実施例〉
第２図（ａ）は本発明の一実施例を示す模式図であり、
ＣＣＤイメージヤ信号の出力部１とＣＣＤ遅延線入力部
２との関係を表わしている。第２図（ｂ）は断面図で示
しだ遅延線入力部２のポテンシヘ／Ｉ／を示す。該遅延
線の入力部２はボテンシャル゛じ阿法により動作させる
。即ち人力部、転送部及び出力部を俯Ｉえる市：荷結合
装置において、半導体基板３に形成された入力拡散層４
にはサンプリンタフｌ’、３ ツク（φＳ）が印加され
、該人力拡散層４に隣接するＪｌ、／初のゲー＋−（Ｖ
＋）と次の２番目のゲート（Ｖ２）にはリファレンス電
位と信号電位がそれぞれこの）順序ないし逆の順序で印
加されて１１シ、送部最初の転送ゲートφ１へ接続され
ている。
ＣＣＤイメージヤ信号の出力部１とＣＣＤ遅延線入力部
２との関係を表わしている。第２図（ｂ）は断面図で示
しだ遅延線入力部２のポテンシヘ／Ｉ／を示す。該遅延
線の入力部２はボテンシャル゛じ阿法により動作させる
。即ち人力部、転送部及び出力部を俯Ｉえる市：荷結合
装置において、半導体基板３に形成された入力拡散層４
にはサンプリンタフｌ’、３ ツク（φＳ）が印加され
、該人力拡散層４に隣接するＪｌ、／初のゲー＋−（Ｖ
＋）と次の２番目のゲート（Ｖ２）にはリファレンス電
位と信号電位がそれぞれこの）順序ないし逆の順序で印
加されて１１シ、送部最初の転送ゲートφ１へ接続され
ている。
この場合信号電荷は■１とｖ２との電位差に比例するこ
とが艮く知られている。即ちＶ２ゲート而４イｉ’１７
Ａｖ２．単位面積当り酸化膜答邦を［Ｆ］Ｘとすると信
号？程荷Ｑｓｔは Ｑｓ −（Ｖ ２− Ｖ ） ） Ａｖ２Ｃｏｘとなる
。７この関係よりＶ１ゲートＶ２ゲートのうちいずれを
リファレンス電位（従って他方を信号電位）とすること
も可能であるが、以下ではＶ１ゲートをリファレンス電
位とする場合を説明する。
とが艮く知られている。即ちＶ２ゲート而４イｉ’１７
Ａｖ２．単位面積当り酸化膜答邦を［Ｆ］Ｘとすると信
号？程荷Ｑｓｔは Ｑｓ −（Ｖ ２− Ｖ ） ） Ａｖ２Ｃｏｘとなる
。７この関係よりＶ１ゲートＶ２ゲートのうちいずれを
リファレンス電位（従って他方を信号電位）とすること
も可能であるが、以下ではＶ１ゲートをリファレンス電
位とする場合を説明する。
さて、以」−の関係よりＣＣＤイメージヤ信号を１４記
遅延線２に入力する際、もしリファレンス電位が適当な
直流電位ではな（ＣＣＤイメージヤの０信号レベｌしを
サンプリングした電位とするならば、得られる信号電荷
パケットの大きさは、ＣＣＤイメージヤの画素信号とＯ
信号との差となる。即ち、０信号レベルを基準とした画
素信号を信号電荷とすることとなり、丁度前述のＣＤＳ
法により得られる信号と同等の関係となる。従ってリセ
・ノドノイズ、低周波ノイズを除去した信号電荷が得ら
れることとなる。
遅延線２に入力する際、もしリファレンス電位が適当な
直流電位ではな（ＣＣＤイメージヤの０信号レベｌしを
サンプリングした電位とするならば、得られる信号電荷
パケットの大きさは、ＣＣＤイメージヤの画素信号とＯ
信号との差となる。即ち、０信号レベルを基準とした画
素信号を信号電荷とすることとなり、丁度前述のＣＤＳ
法により得られる信号と同等の関係となる。従ってリセ
・ノドノイズ、低周波ノイズを除去した信号電荷が得ら
れることとなる。
以上の回路模式図は第２図に示される。ＣＣＤイメージ
ヤ信号を極性反転増幅回路Ａｍにより増幅した信号（Ｏ
８）は２分され、一方は直接ｖ２ゲートへ印加され、他
方はサンプルホールドパルス（φＳＨ）によりサンプル
ホールドされて後■２ゲートへ印加される。これらのタ
イミングは第３図に示される。即ち前記サンプルホール
ドパルス（φＳＨ）はＯ８信号中の０信号期間をサンプ
リングした後人の０信号期間までホールドする。これに
より、丁度入力拡散層のサンプリングクロック（φＳ）
が画素信号をサンプリングする動作期間中■）は一定の
レベ／ｌ／を保持することとなり、正常に比例する電荷
がφ１り−１−へ転送されることになる。
ヤ信号を極性反転増幅回路Ａｍにより増幅した信号（Ｏ
８）は２分され、一方は直接ｖ２ゲートへ印加され、他
方はサンプルホールドパルス（φＳＨ）によりサンプル
ホールドされて後■２ゲートへ印加される。これらのタ
イミングは第３図に示される。即ち前記サンプルホール
ドパルス（φＳＨ）はＯ８信号中の０信号期間をサンプ
リングした後人の０信号期間までホールドする。これに
より、丁度入力拡散層のサンプリングクロック（φＳ）
が画素信号をサンプリングする動作期間中■）は一定の
レベ／ｌ／を保持することとなり、正常に比例する電荷
がφ１り−１−へ転送されることになる。
なおｃｃＤａ延線出力部においてもやはりリーヒノトノ
イヌ、低周波ノイズが若干発生する。しかしながらこの
ノイズ成分は１ンフ’Ａｍのゲイン（ｇｌ）及びＣＣＤ
遅延線の入出力間ゲイン（ｇ２）を適当に迅ぶことによ
り相対的に小さくすることか可能であり結局ＣＣＤＣＤ
遅延力出力信号メージ入出カイｎ号より高いＳ／Ｎ比を
得ることか可能となる。即ち、Ｓ／Ｎ比の関恍は次のよ
うになる、５（遅延線出力） ここでαは上記実施例によるノイズ減少率（〈１）。
イヌ、低周波ノイズが若干発生する。しかしながらこの
ノイズ成分は１ンフ’Ａｍのゲイン（ｇｌ）及びＣＣＤ
遅延線の入出力間ゲイン（ｇ２）を適当に迅ぶことによ
り相対的に小さくすることか可能であり結局ＣＣＤＣＤ
遅延力出力信号メージ入出カイｎ号より高いＳ／Ｎ比を
得ることか可能となる。即ち、Ｓ／Ｎ比の関恍は次のよ
うになる、５（遅延線出力） ここでαは上記実施例によるノイズ減少率（〈１）。
■Ｎ′はＣＣＤ遅延線出力部より新たに発生するノイズ
を表わｆ。これよりｇｌ、ｇ２が十分大きければ八′の
寄与は小さくなり主として上記ノイズ減少率αによりＳ
／Ｎは定められる。
を表わｆ。これよりｇｌ、ｇ２が十分大きければ八′の
寄与は小さくなり主として上記ノイズ減少率αによりＳ
／Ｎは定められる。
〈効 果〉
以上述へた如（ＣＣＤ遅延線入力部のりファレンヌゲ−
１・にサンプルホールド回路を付加するのみでＣＤＳ法
と同等の効果が容易に得られることとなる１、との手法
は単板カラー撮像装置のように色分離のためもともとイ
メージヤ信号をＣＣＤＮ延線により処理する必要のある
場合には特に有用であり、わずかの回路的付加によりき
わめて大きい効果が得られることになる。
１・にサンプルホールド回路を付加するのみでＣＤＳ法
と同等の効果が容易に得られることとなる１、との手法
は単板カラー撮像装置のように色分離のためもともとイ
メージヤ信号をＣＣＤＮ延線により処理する必要のある
場合には特に有用であり、わずかの回路的付加によりき
わめて大きい効果が得られることになる。
なお、第２図及び第３図ではＶ１ゲートにリファレンス
電位、Ｖ２ゲートに信号電位を印加する場合を示したが
、その逆の場合でもイメージヤ信号の極性を変えるのみ
で本発明は同様に議論される。またＣＣＤ遅延線はｎチ
ャンネルの場合について述べだが、Ｐチャネルの場合も
ゲート、入力信号の電位の向きを逆にするのみで同様に
議論可能であることは明らかである。
電位、Ｖ２ゲートに信号電位を印加する場合を示したが
、その逆の場合でもイメージヤ信号の極性を変えるのみ
で本発明は同様に議論される。またＣＣＤ遅延線はｎチ
ャンネルの場合について述べだが、Ｐチャネルの場合も
ゲート、入力信号の電位の向きを逆にするのみで同様に
議論可能であることは明らかである。
第１図（ａ）、 （Ｊ））は従来のノイズ低減法を示す
回路ブロック図及び電圧変化図、第２図（ａ）、 （ｂ
）は本発明による一実施のノイズ低減法を示す回路模式
図及びポテンシャｌし図、第３図は第２図におけるタイ
ミンクを示す図である。 １：ＣＣＤイメージヤ信号出力部 ２：遅延線入力部
４：入力拡散部
回路ブロック図及び電圧変化図、第２図（ａ）、 （ｂ
）は本発明による一実施のノイズ低減法を示す回路模式
図及びポテンシャｌし図、第３図は第２図におけるタイ
ミンクを示す図である。 １：ＣＣＤイメージヤ信号出力部 ２：遅延線入力部
４：入力拡散部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ 電荷結合装置の電荷注入部が入力拡散層領域と１獣
送ゲート領域の間に２つのゲート領域を設けて構成され
、前記２つのゲート領域のうち一方の第１ゲート領域に
は固体撮像素子出力信号を印加し、前記入力拡散層には
前記固体撮像素子出力信号のうち１素信号期間をサンプ
リングするクロックを印加し、さらに前記２つのゲート
領域のうち他方の第２ゲート領域には前記固体撮像素子
出力信号のうち無信号期間をサンプリングした電位を印
加することにより、出力信号として前記固体撮像素子の
画素信号から画素間無信号が減算されて低周波ノイズが
除去された信号を得ることを特徴とする電荷結合装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の電荷結合装置において
、第１ゲート領域は転送ゲート領域に隣接し、第２ゲー
ト領域は入力拡散層領域に隣接することを特徴とする電
荷結合装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の電荷結合装置において
、第１ゲート領域は入力拡散層領域に隣接し、第２ゲー
ト領域は転送ゲート領域に隣接することを特徴とする電
荷結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069620A JPS59194576A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 電荷結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069620A JPS59194576A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 電荷結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194576A true JPS59194576A (ja) | 1984-11-05 |
Family
ID=13408094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069620A Pending JPS59194576A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 電荷結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194576A (ja) |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP58069620A patent/JPS59194576A/ja active Pending
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