JPS61129964A - 電荷転送装置の出力回路 - Google Patents

電荷転送装置の出力回路

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JPS61129964A
JPS61129964A JP59250584A JP25058484A JPS61129964A JP S61129964 A JPS61129964 A JP S61129964A JP 59250584 A JP59250584 A JP 59250584A JP 25058484 A JP25058484 A JP 25058484A JP S61129964 A JPS61129964 A JP S61129964A
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voltage
sample
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Masashi Kantani
乾谷 正史
Hiroshi Tamayama
宏 玉山
Takashi Yano
孝 矢野
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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】 技術分野 本発明は電荷転送装置の出力回路に係り、具体的には電
荷転送装置の出力部の低雑音化に関する。
背景技術 電荷結合素子(以下、CODと記す。)を用いた撮像装
置等に応用される電荷転送装置では、転送された信号電
荷を最終的に蓄積し、信号電荷に応じた電圧を読み出す
ための拡散容量がCODを構成する基板上に形成されて
いる。この拡散容量は、正確に信号電荷を検出するため
に、拡散容量に信号電荷が転送される直前に周期的に所
定電位にリセットされるが、このリセット手段に起因し
て生ずる熱雑音によりリセット直後の拡散容量における
電位、換言すればCODの出力電圧レベルが変動する。
このようなリセット動作時に生ずる熱雑音の影響をなく
すために一般に、電荷転送装置の出力回路に相関二重サ
ンプリング回路が用いられている。相関二重サンプリン
グ回路は周知のように、たとえば、電荷転送装置の拡散
容量から得られる信号出方を、所定の電位レベルにクラ
ンプした直後のコンデンサにボールドし、この電圧を後
にサンプリングしてボールドすることKよって、信号出
方から零レベルを差し引いた信号成分を得ることができ
る。したがって、最終的な信号出力には零レベルの変動
による雑音成分が含まれていない。
このサンプリング回路では通常、サンプリングツ4ルス
で信号電圧をサンプリングしている。
しかしこのサンプリングパルスは、その立上りおよび立
下りが急峻なため、サンプルされた信号電圧には、サン
プリング・ぐルスの立上すおよび立下りに対応してス・
ぐイク雑音が重畳される。
そこで従来は、相関二重サンプリング回路の出力に低域
フィルタを接続し、これによって信号電圧のス・マイク
雑音を除去していた。
しかしながら一般に、フィルタ回路は集積回路化が困難
であるので集積回路化されたCODとの両立性が低く、
上述の低域フィルタを電荷転送装置の出力部に用いると
、電荷転送装置が大型化するという問題がある。
またス・ぐイク除去のために低域フィルタを用いると、
信号成分のうち高周波成分を遮断してしまうために、電
荷転送装置を例えば撮像装置に用いる場合には画像にお
ける解像度の低下を招くという問題もあった。
目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、低域フィ
ルタを用いずにサンプリング動作時に生ずるス・母イク
を信号成分よシ除去することができる電荷転送装置の出
力回路を提供することを目的とする。
発明の開示 本発明によれば、電荷転送路と、電荷転送路から転送さ
れた信号電荷を受けて蓄積する蓄積手段と、蓄積手段を
所定の電位にリセットするリセット手段とを有する電荷
転送装置から、信号電荷に応じた出力を取り出す電荷転
送装置の出力回路は、蓄積手段の出力を所定の電圧に一
時的にクランプするクランプ手段と、クランプののち蓄
積手段の出力をサンプリングして保持する第1のサンプ
ルホールド手段と、第1のサンプルホールド手段に同期
して所定の電位に固定された信号をサンプリングしセ保
持する第2のサンプルホールド手段と、第1および第2
のサンプルホールド手段の出力の差に応じた信号を出力
する演算手段とを有するものである。
本発明によればまた、電荷転送路と、電荷転送路から転
送された信号電荷を受けて蓄積する蓄積手段と、蓄積手
段を所定の電位にリセットするりセント手段とを有する
電荷転送装置から、信号電荷に応じた出力を取り出す電
荷転送装置の出力回路は、蓄積手段の出力を所定の電圧
に一時的にクランプする手段と、クランプ手段の出力を
受けてこの出力の正相および逆相の信号を出力する回路
手段と、前記クランプののち、前記回路手段の正相の出
力信号をサンプリングして保持する第1のサンプルホー
ルド手段と、第1のサンプルホールド手段に同期して、
前記回路手段の逆相の出力信号をサンプリングして保持
する第2のサンプルホールド手段と、第1および第2の
サンプルホールド手段の出力の差に応じた信号を出力す
る演算手段とを有するものである。
実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明に係る電荷転送装置の出
力回路の実施例を詳細に説明する。
第2図を参照すると、P型シリコン基板12の主表面に
ケ゛−トの電極11のアレイが形成され、これによって
例えば2相駆動のCOD転送路が構成されている。その
終端付近には、N型拡散領域14が形成され、これは接
続線15によって増幅器20に接続されている。
拡散領域14は静電容量CDを有し、同じく基板12の
表面に形成されたり七ノ)r−ト18と、基板12の表
面付近にその中に形成されたN型拡散領域16とによっ
てリセットトランノスタTRを構成している。領域16
は所定の基準電圧VRを有する電源22に接続されてい
る。
各ケ゛−ト電極11に第3図(a) 、 (b)に示す
タイミングで水平転送・ぐルスφH1、φH2が印加さ
れろと、ケ゛−ト電極11によって順次形成されろ電位
の井戸に従って基板120表面付近を信号電荷Qが順次
、転送され、最終的に拡散層14による拡散容量C8に
蓄積されろ。この電荷Qは、バッファアンプ20を介し
てCCDの信号の力vosとして取り出される。
ここで拡散量C9に信号電荷が転送される直前、例えば
時刻t1でリセット・ぐルスφR8がケ゛−ト18に印
加される(第3図(C))。この結果、拡散容量14は
、ゲート18によって形成されたチャネルによって他の
N型拡散層16に接続され、これを通してリセット電源
22によりリセット電圧vRのレベルにリセットされる
。この時のCCDの出力電圧V。8は第3図(d)に示
すように、時刻tt zt2間でケ゛−ト18がON状
態となったときに抵抗として作用することに起因する熱
雑音NTが重畳した波形となる。
従って時刻t2〜t4間における出力電圧Vo11は、
熱雑音の影響により変動するレベルのリセットAルスφ
R8立下り時点t2における値に応じて変動し、それに
応じて信号電荷の拡散容量14への転送が終了した後の
時刻t5〜t6間における出力電圧V。Sのレベルも変
動することとなる。このようなリセット動作に起因して
生ずる熱雑音の影響をなくすために相関二重サンプリン
グ法という手法が知られている。
本発明は、この相関二重サンプリング法に固有のス・ぐ
イク雑音を、従来使用されているような低域フィルタを
用いることなく除去するものであシ、その実施例を第1
図に示す。同図において、バッファアンプ20(第2図
)の出力3oは、クランプコンデンサCcを介してクラ
ンプ回路32に接続されている。クランプ回路32ば、
拡散容量14をリセット後、クランプパルスφCPに応
動してコンデンサCcを所定のレベルに一時的にクラン
プする回路である。
クランプ回路32の出力33は、第1のサンプルホール
ド回路34に接続され、後者の出力35は、一方ではホ
ールドコンデンサC)11ヲ介して接地され、他方では
差動増幅器54の非反転入力(+)に接続されている。
サンプルホールド回路34は、サンプリングパルスφS
Pに応動して入力33の電圧をサンプリングし、コンデ
ンサCH1に保持させる回路である。
差動増幅器54の反転入力(−) 55には第2のサン
プリング回路50が接続され、これは第1のサンプリン
グ回路34と実質的に同じ構成を有し、同じサンプリン
グパルスφSPが供給すれる。ただし、その人力51に
は、電源52によって所定の電圧VKが固定的に供給さ
れている。
反転入力55はまた、コンデンサCH1と実質的に同じ
コンデンサCH2を介して接地されている。
差動増幅器54は、両人力35と55の差に応じた電圧
を出力56に出力する演算回路である。
ところで端子30よりCODの信号出力V。8が入力さ
れ、例えば第3図(、)に示すタイミングで、即ち拡散
容量CDがリセットされた直後に出力されるクランプノ
ぐルスφCPによシフランプ用コンデンサCcを所定レ
ベルまで充電し、リセット時におけるCODの信号電圧
V。8(零レベル)を一定電圧にクランプする。
その後、水平転送ノ4ルスφH1,φH2によって水平
転送路から拡散容量C8への信号電荷の転送が開始され
る。転送動作が終了した時点、例えば第3図における時
刻t5から時刻t6に至る期間内にサンプリングパルス
φSPがサンプルホールド回路34に入力され、信号電
圧V。8のサンプリング動作が行われる。たとえば、こ
のときの信号電圧V。Sが第4図(a)に示すような変
化を示していると、信号電圧V。Sは同図(b)に示す
タイミングで出力されるサンプリングパルスφSPによ
シサンプリングされ、サンプルホールド用コンデンサC
,(1により各サンプリングパルスの立下り時点でホー
ルドされる(第4図(C))。この時、第4図(C)に
示すように信号電圧V。Sがサンプリングされると、サ
ングルホールト9回路34の出力電圧V□1にはサンプ
リングパルスの立上シ、立下り時点でス・ぐイク100
,102 が重畳される。従来回路では、サンプルホー
ルド回路34の出力信号の低域成分を除去する低域フィ
ルタによりこのスパイクを除去していた。
本実施例ではこのような低域フィルタを使用せず、サン
プルホールド回路34およびコンデンサCH4と回路特
性がそれぞれ実質的に同じな第2のサンプルホールド回
路50およびコンデンサCH2を使用し、2つのサンプ
ルホールド回路34および50で実質的に同じようなス
・ぐイク雑音を発生させ、両者のス・ぐイク雑音を差動
増幅器54によって相殺するように構成されて(\る。
よシ詳細には、第1のサンプルホールド回路34でサン
プリングを行なうのと同じタイミングでサンプルホール
ド回路50により固定電源52による電圧vKがサンプ
リングされ、コンデは電圧vH1のと同相のス/?イク
104.106が乗っているので、これらの電圧V□1
 + VH2が差動増幅器54に入力され、相互に減算
されることによシ、その出力端56にはスパイクが実質
的に除去された信号■。utが得られる。
次に本発明の他の実施例を第5図に示す。本実施例が第
1図に示した実施例と構成上、異なる点は、クランプ回
路32の出力33とサンプリング回路34.50の各入
力62.64との間に差動増幅器60を設け、差動増幅
器60の両差動出力をそれぞれ、サンプリング回路34
゜50の入力信号とするようにしたことである。
増幅器60は、非反転出力62には入力33と同相の信
号を、反転出力64には逆相の信号を出力する回路であ
る。
上記構成において、第1図の実施例と同様に、クランプ
回路32により一定電圧にクランプされた後の信号電圧
■。8は差動増幅器60により二つの差動出力、すなわ
ち正相、逆相の二つの信号が得られる。これら;つの信
号がそれぞれ、同一のサンプリングパルスφSPにより
駆動されるサンプルホールド回路34.50によシサン
プリングされ、コンデンサCH1,CH2に保持される
。このとき、コンデンサCH2に保持される電圧”H2
aを第4図(f)に示す。なおコンデンサCH1には、
第1図の実施例と同様の電圧波形、すなわち、たとえば
第4図(c)の電圧vH1が現われる。これかられかる
ように訓電圧vH1”H2,aには同相でスパイクが乗
っており、しかも信号成分は互いに位相が180°異な
るので、差動増幅器54の出力端にはスパイク100.
102 。
108.110  が除去された2vH1に相当する電
圧(vH2=−VH1)が得られることになる。
このように本実施例によればス・ぐイクを除去した上に
、よシ大きい信号電圧が得られる。尚、上記二つの実施
例における各回路要素はCOD基板上に集積化し得るも
のである。
効果 本発明によれば低域フィルタを用いずに、相関二重サン
プリングにおけるサンプリング時に発生するス・ぐイク
ノイズを除去することができろ。
したがって、電荷転送装置の出力回路を小型化でき、し
かも本発明を撮像装置に使用する場合には、特定の周波
数帯域の信号成分を遮断することがないので、これによ
る画像解像度の劣化がない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電荷転送装置の出力回路の一実施
例を示す回路図、 第2図は本発明による出力回路が適用される電荷転送装
置の構成を示す回路図、 第3図は第2図に示した電荷転送装置の各部の動作を示
す波形図、 第4図は第1図および第5図に示した出力回路の動作を
示す波形図、 第5図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明 32・・・フランジ回路 34.50・・サンプルホー・ルド回路54.60・・
差動増幅器 第1図 第2図 第3図 j+ t2t3t4t5  ts 第4図 一−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一一−−−
−−−→−を第5図 ス乙

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電荷転送路と、該電荷転送路から転送された信号電
    荷を受けて蓄積する蓄積手段と、該蓄積手段を所定の電
    位にリセットするリセット手段とを有する電荷転送装置
    から、信号電荷に応じた出力を取り出す電荷転送装置の
    出力回路において、該出力回路は、 前記蓄積手段の出力を所定の電圧に一時的にクランプす
    るクランプ手段と、 該クランプののち前記蓄積手段の出力をサンプリングし
    て保持する第1のサンプルホールド手段と、 第1のサンプルホールド手段に同期して所定の電位に固
    定された信号をサンプリングして保持する第2のサンプ
    ルホールド手段と、 第1および第2のサンプルホールド手段の出力の差に応
    じた信号を出力する演算手段とを有することを特徴とす
    る電荷転送装置の出力回路。 2、電荷転送路と、該電荷転送路から転送された信号電
    荷を受けて蓄積する蓄積手段と、該蓄積手段を所定の電
    位にリセットするリセット手段とを有する電荷転送装置
    から、信号電荷に応じた出力を取り出す電荷転送装置の
    出力回路において、該出力回路は、 前記蓄積手段の出力を所定の電圧に一時的にクランプす
    るクランプ手段と、 該クランプ手段の出力を受けて該出力の正相および逆相
    の信号を出力する回路手段と、 前記クランプののち、該回路手段の正相の出力信号をサ
    ンプリングして保持する第1のサンプルホールド手段と
    、 第1のサンプルホールド手段に同期して、前記回路手段
    の逆相の出力信号をサンプリングして保持する第2のサ
    ンプルホールド手段と、第1および第2のサンプルホー
    ルド手段の出力の差に応じた信号を出力する演算手段と
    を有することを特徴とする電荷転送装置の出力回路。
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