JPS6160084A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、固体撮像素子により得られる出力信号の雑音
（ノイズ）を抑圧して高感度テレビカメラ装置を得るこ
とを可能とした信号処理回路を有する固体ＶＡ＠装置に
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＣＯＤなどの固体Ｒ＠素子は従来の穎像管とくらべ小型
、軽量、高信頼性という特長があり、さらに図形歪、残
像、焼付きがないなど特性面での利点がある。このため
、最近工業用テレビカメラ。

家庭用ビデオカメラなどに使われ始めている。そして、
さらには電子カメラへの応用が期待されている。これら
のカメラへの応用では物を見るという装置であることに
より高感度化への要求が強い。

固体撮像素子の高感度化は素子自身の光電変換感度を向
上する方法と素子自身で発生する雑音（ノイズ）を抑圧
する方法がある。前者は素子の構造により決定されるも
のであり、今後大幅に向上することは技術的に困難であ
る。このため、現在固体Ｉｌｉ＠素子の感度を決めてい
る主因は素子自身から発生するノイズであり、このノイ
ズを抑圧すればさらに高感度化が達成できる。固体撮像
素子のノイズは素子の出力部から発生するものが大きく
影響する。

第９図および第１０図を用いて固体撮像素子のノイズ発
生原因について説明する。第９図はＣＣＤ１ｆｆｉ像素
子の出力回路部を示す模式図である。例えばＰ型３ｉ基
板１上に形成された転送電極φＨ１，φＨ２，出力ゲー
ト電極ＯＧ、リセットゲート電極Ｒ８，リセットドレイ
ン電ｔｉ　ＲＤへは所定のパルスＰｓ　、Ｐ２　、ＰＲ
ないし直流電圧ＶＯＧ、ＶＲＤを加え図の左から右方向
へ信号電荷を転送する。出力ゲート電極ＯＧとリセット
ゲート電極Ｒ３の間に設けられたフローティングのｎ型
拡散層２は基板１との間で信号電荷検知用ダイオードを
構成している。この拡散層２に接続してオンチップのソ
ースホロア回路３が設けである。

ソースホロ７回路３はＭ・０３−ＦＥＴを用いた２段の
回路で構成されている。そして２段共通のドレイン電極
００．サブストレート電極ＳＳおよび信号出力端子４の
各電極が設けである。ドレイン電極ＯＤへは直流電圧Ｖ
ｏｏを印加する。信号電荷は転送電極φ１−１２．φＨ
ｔの下を転送され、出力ゲート電極ＯＧの下を通り拡散
層２に流れ込みその電位を変化させる。この電位変化を
ソースホロア回路３で受は出力端子４から外部へ信号を
出す。リセットゲート電極Ｒ８には一定周期でリセット
パルスを印加し、拡散層２の電位をリセットドレイン電
圧ＶＲＤにリセットする。この出力回路部はフローティ
ング拡散型出力回路として固体撮像素子を扱っている設
計者にとっては周知である。

第１０図は第９図の出力回路の各部動作波形を示すもの
である。転送電極φＨ１のパルスがｏｎの期間内でリセ
ットゲート電４ｆｆｉ　ＲＳのパルスをｏｆｆ−ｏｎ−
Ｌｏｆｆとする。このときの出力端子４から得られる信
号はりセラ１〜電極Ｒ３のパルスがｏｎの期間ｔＲはリ
セットドレイン電圧ＶＲＤにリセットされ、次の期間の
リセット電極Ｒ３のパルスがｏｆｆで転送電極φＨ１の
パルスがＯｎではソースホロア回路の入力ゲート容量Ｃ
ｉとリセット電極Ｒ５Ｑ容ｆｆ１ｃｒで決まる電位にな
る。この期間ｔＮには信号は含まれていない。

そして次にリセット電極Ｒ８のパルスがｏｆｆで転送電
極φＨ１のパルスがｏｆｆの期間ｉｓでは信号電荷が電
圧に変換され出力される。

ところで、このような構造の出力回路ではノイズ源が２
つある。一つはリセット電極Ｒ８のパルスがＯｎのとき
に発生する熱ノイズがリセット電極Ｒ８のパルスをｏｆ
ｆにしたときに拡散層２に残るため発生するもので、通
常このノイズＱｎは次式で表わせる。

ここでｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｃは拡散層
の容量を示す。このノイズは周波数に糾してほぼ一定に
分布する白色ノイズであり、リセットノイズと呼ばれて
いる。もう一つはソースホロア回路３で発生する１／ｆ
ノイズである。ソースホロ７回路はＭＯＳ−ＦＥＴで構
成されている。

このためＭＯＳ−ＦＥＴ自身が持つ１７ｆノイズが発生
する。このノイズは周波数が低くなる程大きくなるノイ
ズであり、特に再生画像上では目立つものである。この
二つのノイズは第１０図の出力信号波形中に示すように
各画素ごとに異なる値となって出力される。通常、ＣＯ
Ｄの出力信号はリセット電ｔｆｆｉ　ＲＳのパルスの飛
び込みを除去するためと信号期＆ｌｔｓの拡大を図るた
めＬＰＦを用いて平均化を行なう。この結果、得られた
出力信号中には図のハツチング部で示すように前述した
二つのノイズ成分が残る。このため出力信号のＳ／Ｎ（
信号／ノイズ）が劣化し、ＣＯＤの感度を向上すること
ができない問題があった。特に１／ｆノイズは低周波成
分であり、このことが再生画像上では粗いノイズとなり
非常に目立つ原因であった。

このノイズを取り除きＳ／Ｎを改善する一方法として第
１０図に示す出力信号のｔＮの期間を−〜　　　定の直
流電圧にクランプした後、信号期間である；　　　ｔ・
の期間の電圧をサンプリングする相関２重サンプリング
法が良く知られている。また、ｔｓの期間を一度サンプ
リングして期間の拡大をしてから相関２重サンプリング
を行なう方法が特開昭５５−１６３６９３号公報に開示
されている。

しかしながら、ＣＯＤを駆動するクロックパルスの周波
数が数Ｍ　Ｈｚ以上の高速である場合においてはｔＮの
期間が短くなりクランプをするのに必要なＶＩ間幅がと
れなくなり、Ｓ／Ｎを改善することができない問題があ
った。発明者が実験した具体的な数値を示すと、水平４
００．垂直５００画素のＣＣＤでは水平クロック周波数
が７，１６Ｍ　Ｉｈになる。この場合信号の１周期すな
わち１画素周期が１４０ｎＳになる。この周期で確実な
動作を得るにはリセットゲート電極Ｒ８のパルスのｏｎ
期間ｔ、ｉが３５ｎｓ、ノイズ期間ｔＮが３５ｎｓ、信
号期間ｔ３が７０ｎｓ程度になる。ノイズ期間ｔＮは３
５ｎｓであるが、この期間内で十分安定になる期間はさ
らに狭くなり１５ｎｓ程度になる。したがってクランプ
はこの１５ｎｓ以内で行なう必要があるが、１５ｎＳ以
内でクランプ回路を正確に動作させることは非常に困雑
である。

しかもこの場合ではパルス幅１５ｎｓ以下の狭いパルス
が必要になるため、このパルスが信号に混入し、Ｓ／Ｎ
を劣化させる問題があった。さらに相関２重サンプリン
グ回路はＣＯＤ出力信号中のｔＮ期間に高域ノイズが含
まれていると正確に動作せず、むしろＳ／Ｎをクランプ
する以前の状態より劣化させる問題があった。またクラ
ンプパルスに信号帯域内のパルス成分が含まれていると
出力１言号に固定ノイズとして混入し再生像を著しく劣
化させる問題があった。さらには相関２重サンプリング
を確実に動作させるのに必要な信号帯域は水平クロック
周波数の５倍以上になる。この値は３５　Ｍ　ｌｂ以上
になり、回路製作上困難である問題があった。

以上説明したように従来はＣＯＤのクロック周波数が数
Ｍ　Ｈｚ以上で動作する場合での出力回路部のノイズを
取り除くことができずＳ／Ｎが劣化し、高感度のテレビ
カメラを実現することができない問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、固体′撮像素
子の出力回路部で発生する雑音（ノイズ）を効果的に除
去し、Ｓ／Ｎの良好な信号を得、高感度のテレビカメラ
装置の実現を可能とした信号処理回路を備えた固体ＩＩ
像装置を提供することを目的とする。

（発明の概要〕 本発明では、固体撮像素子を、その出力信号が１画素周
期内でほぼ等しい二つの期間、即ち有効信号のないノイ
ズのみの第１の期間と、ノイズと有効信号の含まれる第
２の期間をもつように駆動する。そしてこのように第１
．第２の期間に分割された出力信号を、その一方は反転
アンプに通し、他方は同相アンプに通し、この２つの出
力信号を第１．第２のスイッチで交互にとり出してその
まま合成した後、この信号を平均化することにより、ノ
イズ抑圧を行なう。

すなわち本発明は、固体比像素子の雑音の大きな要因で
あるリセットノイズと１／ｆノイズが撮像素子出力信号
の１画素周期で発生することに着目し、この１画素周期
で信号のないノイズ期間と、ノイズと信号のｌｌｌＩ間
に分離する駆動を行ない、ノイズのみ信号周波数を２倍
に変調させ、このノイズを洞えば信号周波数のみ通過す
るＬＰＦで除去することにより、信号成分のみを得るノ
イズ抑圧回路を備えた固体撮像装置である。・ （発明の効果〕 本発明のノイズ抑圧回路を備えることにより、従来の雑
音改善回路で問題となっていた有効信号のないノイズの
みの期間が短い状態においても確実に雑音改善動作がで
きる。このため従来の回路では＠　Ｍ　Ｈｚ以上の動作
は困難であったのに対し、本発明の回路では有効信号の
ないノイズのみの期間の時間幅の長さに依存しないので
１０ＭＨｚ以上の水平クロック周波数においても確実に
雑音改善ができる。本発明では有効信号のないノイズの
み第１の期間と、有効信号とノイズを含む第２の期間の
時間幅が同一であれば確実にノイズのキャンセルができ
る。このため信号処理回路の周波数帯域も広く取る必要
がなく１画素周期の信号が伝達できる値で良いため、従
来の雑音改善回路である相（！１２重サンプリング法で
必要な１画素周期の５倍〜７倍の周波数帯域に比べ回路
設計上、容易かつ確実に雑音改善ができる。また従来は
クランプパルスが信号に混入したが、本発明では第１．
第２の期間を交互に取り出す２つのスイッチに使用する
２つの抜き取りパルスは互いに逆相関係であるので、パ
ルスの信号系への混入は穫めて小さくなり、この雑音改
善回路自身によるノイズ付加はない。また、本発明はス
イッチ回路に使用する抜き取りパルスを正弦波にするこ
とも可能であり、このため抜き取りパルスによる高周波
のおり返しノイズも除去できる。以上説明したように本
発明によれば、固体撮像素子の出力回路部で発生するリ
セットノイズと１／ｆノイズを抑圧できるので、固体搬
像素子を非常に少ない出力電圧で駆動することが可能に
なる。このためＳ／Ｎの良好な高感度のテレビカメラ装
置を実現できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の固体
撮像装置の一実施例の構成図、第２図はその信号波形図
である。ｃｃｏｍ像素子１０は駆動回路１１によって所
定のパルスで駆動される。

１ｌｉｉ像素子１０の出力信号は増幅回路１２を通して
所定レベルに増幅され、直流再生回路１３によって水平
走査周期でクランプされ、これにより水平走査周期より
遅いハム雑音などが除去される。そして、直流再生回路
１３の出力は点線で示したノイズ抑圧回路１７に入力さ
れる。ノイズ抑圧回路１７は、併置された反転アンプ１
４と同相アンプ１５、及びこれらのアンプの出力に接続
される第１、第２のスイッチ８１．３２で構成されたス
イッチ回路１６．スイッチＳｒ　、Ｓ２から得られて合
成された出力信号を平均化するＬＰＦｌ８で構成される
。スイッチＳｓ　、８２はそれぞれ抜取りパルスＡ、Ｂ
によってＯｎ、０ｆｆｉ１１１１ＩＩサレル。

ＣＣＤｌｌ１ｉ像素子１０の出力信号は第２図に示すよ
うに、有効信号のないノイズのみ第１の期間ｔＮ、有効
信号とノイズが含まれる第２の期間ｔｓ、リセットパル
スの飛び込みがある期間ｔＲを持つ状態になるよう、駆
動回路１１によって動作させる。ここで重要なことはｔ
Ｎ−ｔｓとすることである。このような駆動を行なう駆
動回路の具体例は後述する。そして、スイッチＳ１には
ｔＮｗ４間とｔＲ期簡の一部を含むｔＡ期間Ｏｎとなる
ように抜き取りパルスＡがＩ１１＠端子１９に入力され
る。またスイッチＳ２にはｔ８期間とｔＲ期間の一部を
含むｔ８期間ｏｎとなるように抜き取りパルスＢが制御
端子２ｏに入力される。これによりスイッチＳ１とスイ
ッチＳ２の出力が合成されると、基準レベルに対してｔ
ｘｌｔ１間のノイズは反転して、またｔｅ１９１間のノ
イズを含む信号は同相で得られる。このことはノイズの
繰り返し周波数は有効信号の繰り返し周波数に対して２
倍になることを意味している。従ってこの出力信号をＬ
ＰＦｌ　８で平均化して信号の繰り返し周波数以上をし
ゃ断することにより、ノイズは除去される。

ここで仮取りパルスＡと８は逆相関係にあるので、この
パルスによる混入ノイズは互いに相殺される。

このため従来例で問題であったクランプパルスの混入に
よるノイズ劣化などは本実施例では現われない。

なお、扱き取りパルスＡ、Ｂは入れ換えても同様である
。また反転アンプと同相アンプを入れ換えても同様に動
作する。

次に本実施例のノイズ除去の原理を第３図及び第４図を
用いて説明する。第３図は時間ｔに対すノイズの応答特
性Ｒを表わしたものである。（ａ）はＣＯＤ出力信号中
に含まれるリセットノイズや１７ｆノイズの場合であり
、このノイズはＣＯＤの読み出しクロック周波数ｆｃｐ
に対して２倍の周期以上で発生する。第１図及び第２図
で説明した実施例ではこのノイズを（ｂ）に示すように
読み出しクロック周波数ｆｃｐの周期内で反転したノイ
ズと同相のノイズに分割する。この結果ノイズ周波数は
（ａ）に対して２倍になる。第４図は第３図に示したノ
イズ波形の周波数分布である。

′　　　　（ａ）に示すＣＯＤ出力信号波形では読み出
しフ′；　　。７．□７．。。（７）１／２ツエ１．ッ
。８フイズ成分が含まれている。これに対して本実施例
では（ｂ）に示すように信号成分はそのままでノイズ成
分は読み出しクロック周波数ｆｃｐの１／２以上の帯域
に変換されている。このノイズは点線で示す特性を持つ
ＬＰＦでしゃ断すれば信号成分の′み残すことができる
。

このように本実施例ではノイズを確実に除去することが
可能であり、Ｓ／Ｎの極めて良好な信号が得られる結果
、高感度のＣＯＤテレビカメラが実現できる。

次に第１図のノイズ抑圧回路部をより具体化した本発明
の実施例を第５図、第６図により説明する。第５図は構
成回路であり、第６図はその動作図である。この実施例
は発明者が設計、実験を行ない本発明を実施する方法と
して極めて好ましい結果を得た回路方式である。この方
式は第１図で説明したノイズ抑圧回路１７のうち反転ア
ンプ１４、同相アンプ１５．スイッチＳ１，３２からな
るスイッチ回路１６により構成される扱き取り回路部に
二重平衡差動回路を用いたものである。

２組の差動増幅回路を組合わせた二重平衡差動回路をノ
イズ抑圧回路に用いることにより抜取り周波数がより高
速で動作させることができ、かつ扱取りパルスの信号系
への混入が差動回路の効果により改善できる特徴がある
。

ＣＣＯ撮像素子１０はタイミング発生回路などを含む駆
動回路１１で駆動され、その出力信号は増幅回路１２を
通し所定レベルに増幅される。そして差動回路５１．サ
ンプルアンドホールド回路５２、ＤＣ増幅回路５３で構
成したフィードバック・クランプ回路による直流再生回
路１３で直流再生を行なう。フィードバック・クランプ
はノイズ抑圧回路へ入力する信号の水平ブランキング期
間の所定場所をタイミング発生回路から得たクランプパ
ルスでサンプルアンドホールド回路５２とホールド用コ
ンデｃｈで一水平周期のホールドを行ない、この電圧を
ＤＣ電圧増幅回路５３を通して差動回路５１へ印加する
。一方、抜取りパルスＡ、Ｂは駆動回路１１から得る。

すなわち駆動回路１１から得た読み出しクロックパルス
と同一の周期のパルスを、先ず正弦波化回路５４を通し
て正弦波に形成する。このことにより抜取りパルスに含
まれているノイズを除去できる。そして、位相合わせ回
路５５によって正弦波化された扱取りパルスの位相と直
流再生された出力信号のｔＡ（ノイズ期間）とｔａ（ノ
イズと信号期間〉の位相が一致するよう合わせる。そし
て、抜取りパルス発生回路５６にて互いに位相が１８０
°異なった抜取りパルスＡ、Ｂを作成する。本発明では
抜き取りパルスの位相をＣＣＯ出力信号の位相に合わせ
て調整する必要があるが、これを容易、かつ確実に行な
う方法として扱き取りパルスＡ、−Ｂの一方のバイアス
を変化させる。第６図の点線で示すように切換レベルの
幅を変えてｔＡとｔａのバランスを取ることができる。

ノイズ抑圧回路１７は、その抜き取り回路部に二重平衡
増幅回路を用いている。即ちトランジスタＱ＾とＱａを
差動ペアにして、トランジスタＱｃを定電流源とした第
１の差動増幅回路ＤＡＩ　。

トランジスタＱｏとＱＥを差動ペアにして、トランジス
タＱｐを定電流源とした第２の差動増幅回路ＤＡ２の２
組の差動回路により構成した、いわゆる二重平衡増幅回
路である。１〜ランジスタＱＡとＱＥのベース、トラン
ジスタＱｅとＱｏのベースはそれぞれ共通接続される。

１〜ランジスタＱｃとＱｐからなる定型流源のエミッタ
は定電流回路５７に接続している。そして一方の電流源
トランジスタＱｃのベースに直流再生された出力信号が
入力され、他方の電流源トランジスタＱｐのベースに基
準直流電圧が与えられる。第１図と対応させれば、差動
増幅回路ＤＡｌが反転アンプ１４とスイッチ８１に、差
動増幅回路ＤＡ２が同相アンプ１５とスイッチＳ２にそ
れぞれ対応する。そしてトランジスタＱＢ、ＱＥの共通
接続されたドレインがスイッチ回路１６の出力であり、
これがンースホロアを介してＬＰＦ１８に接続されるこ
とになる。

次にこの実施例でのノイズ抑圧動作を説明する。

トランジスタＱｃのベースには直流再生された信号が入
力され、ｉ・ランジスタＱＦのベースには所定の直流電
圧が基準レベルとして入力される。そしてトランジスタ
ＱＡとＱＥのベースへは正弦波化した抜き取りパルスＡ
が、トランジスタのスイッチｏｎ、ｏｆｆの切換時間と
直流再生出力信号のｔＡとｔＢの期間が一致するように
切換レベルのバイアスを付加して入力される。一方トラ
ンジスタＱｓ、Ｑｏのベースへは抜き取りパルスＡと位
相が逆相の抜き取りパルスＢが、トランジスタのスイッ
チｏｎ、ｏｆｆの切換時間と直流再生出力信号のｔＡと
ｔ８期間に一致するよう切換レベルのバイアスを付加し
て入力される。この結果、差動対の各トランジスタはベ
ースへ正のパルスが入力されるとコレクタ電流は飽和に
なり、負のパルスが入力されるとカットオフまで撮られ
る。したがってコレクタ電流はオン−オフと抜き取りパ
ルスの半周期ごとにスイッチ的に流れる。このような動
作をさせトランジスタＱｃに直流角生された信号が入力
されると、信号のｔへ期間ではトランジスタＱｅ、Ｑｏ
がオン状態になるので、この期間の信号の経路は第５図
の一点鎖線で示したようになる。即ち入力された信号は
、トランジスタＱｃによって反転され、トランジスタＱ
ｅを過つて取り出される。一方、信号のｔｏ切期間はト
ランジスタ０日、Ｑｏはオフ状態となり、トランジスタ
ＱＡ、ＱＥがオン状・態になる。このため、この期間の
信号の経路は第５図の点線で示したようになる。即ち入
力された信号は、トランジスタＱＦでは同相のままエミ
ッタに表われる。そしてトランジスタＱＥを通って取り
出される。この結果、抜き取り回路の出力端子ではｔＡ
明期間反転され、ｔｅ明期間同相となる信号が加算され
て現われる。

第６図のハツチング部はノイズ成分を示している。これ
から明らかなように、ノイズは１画素期間において反転
ノイズと同相ノイズが得られ、信号は同相のままとなる
。このことはノイズ成分は信号成分の２倍の周波数で変
調されたのと同様になる。この信号をＬＰＦ１８を通し
てノイズ成分を除去し、信号の平均化を行なうとノイズ
のない、極めて良好な画像信号が得られ・る。

このノイズキャンセルで重要なことは、ｔＡ明期間ｔＢ
明期間含まれるノイズ吊を同じにすることである。これ
には抜き取りパルスの位相を調整すれば良いが、この場
合微調整をするのは時間を調整するので困難である。本
実施例ではこの微調整を電圧調整で行なっている。この
方法は例えば、第５図の抜き取りパルスＢのバイアスを
第６図の点線で示すように抜き取りパルスＡのバイアス
に対して変化させることである。このことにより期間ｔ
Ａ、ｔ、はそれぞれｔＡ−、ｔＢ−になる。

ここではｔＡ明期間小さくし、ｔａ明期間大きくした場
合を一例として説明している。このように抜き取りパル
スＢのバイアスを変化することにより、トランジスタＱ
ａ、Ｑｏのオン−オフ期間が制御され、反転したノイズ
ｌと同相ノイズ量を等量にすることが容易かつ確実にで
きる。

以上のように本実施例では、ノイズ抑圧回路に高速性の
ある二重平衡差動回路を用いているので確実に抜き取り
動作が得られ、かつＡ、Ｂの２つの抜き取りパルスは差
動回路で打ち消されるので、このパルスによる新たなノ
イズ付加は少ない。また、本実施例では画像信号を直流
成分を含んだまま処理するので、従来のノイズ減少法で
見られた、サンプルアンドホールドによる高周波ノイズ
などの混入が極めて少ない特長がある。・ 第５図の実施例を、発明者がすでに本願出願人から発売
されているＣＣＤＩ像素子（ＴＣＤ２０５Ｃ）を用いて
試作実験した例を説明する。このＣＣ［）ｌｅａ素子は
水平４００画素、垂直５００画素であり、水平クロック
周波数は７．１６ＭＨｚである。このＣＣＤＩｆｉ像素
子で発生するノイズは２ｍ　Ｖある。このためＳ／Ｎ−
４６ｄＢを得るにはＣＯＤ出力信号電圧が４００　ｍ　
Ｖ必要である。このｃｃｏｍ像素子の出力信号を本実施
例のノイズ抑圧回路を通すことにより、ノイズを０．２
ｍＶと大幅に減少することが実現できた。このことは従
来３２００°にの照明光でレンズ絞りＦｌ、４で明るさ
２０Ｊ２Ｘの感度であったＣＯＤテレビ力ゝ　　　メラ
を、１０倍の高一度である明るさ２ｆｆｉｘの感〉 度に向上できたことを意味する。これにより、ＣＣＤ　
ｉｌｌ　ＩＩＩ素子の実用範囲が大幅に拡大されること
になる。

第７図、第８図は本発明のノイズ抑圧を確実に動作させ
るためのＣＯＤ駆動回路の具体例を説明する図である。

本発明でのノイズ抑圧は、既に述べたようにノイズ期間
ｔＡとノイズと信号期間を日の時間を等量にすることが
ポイントである。

ここで説明するのは、この時間調整をＣＯＤ駆動のリセ
ットパルスの位相を変化させて行なう方法である。即ち
第１図あるいは第５図で示したＣＯＤ駆動回路１１は、
タイミング発生回路７１．りＯツクドライパフ２１位相
合わせ回路７３により構成している。ｃｃｏｍ像素子１
０は例えばＮＴＳＣ方式に適合したタイミングに合わせ
てタイミング発生回路７１より得たクロックパルスでク
ロックドライバフ２を通して駆動される。そしてｃｃｏ
ｍ像素子１０より得られた出力信号は、増幅回路１２で
増幅した後、直流再生回路３４で信号の直流分が再生さ
れる。そして本発明のノイズ抑圧回路１７．つまり抜き
取り回路７４とＬＰＦ１８によりノイズ抑圧が行われる
。抜き取り回路７４ではタイミング発生回路７１より得
た扱き取すパルスＡ、ＢでＣＯＤ出力信号のノイズ期間
ｔＡとノイズ＋信号期間ｔＢを抜き取り、一方の信号を
反転させる動作をさせる。ここでｔＡとｔｓの期間に含
まれるノイズを等量にするために、この駆動回路１１で
は、ＣＣＤ撮像素子１０に印加するにリセットパルスＲ
８の位相を制御する。

これはタイミング発生回路７１より得たリセットパルス
Ｒ３を位相合わせ回路７３によって調整することによっ
て行なう。

このようなｌｉ成を用いて例えば、第８図に示すように
水平レジスタのクロックパルスφＨ！とリセットパルス
Ｒ８の位相を点線から実線の位置にする。この結果、得
られるＣＯＤ出力信号は第８図に示すようにリセットパ
ルスＲ３の位相に応じて点線の位相を変えることができ
る。リセットパルスＲ８が点線の位置ではノイズ期間ｔ
ｃとノイズ＋信号期間ｔＤのそれぞれのノイズ邑は時間
に大きな差があるためノイズ抑圧効果は低い。これに対
してリセットパルスＲ８の位相を実線の位置に持ってく
るとノイズ期間ｔＡとノイズ＋信号期間ｔａのそれぞれ
のノイズ量は等量にできる。このため確実にノイズ抑圧
が行なえることになる。

このようなＣＯＤ駆動を行なうことにより、クロックパ
ルスφＨ１の立上り部がリセットパルスのオン期間に含
まれるので、ＣＯＤ出力信号へのクロックパルスの飛び
込みの影響を改善できる効果もある。このため、ざらに
Ｓ／Ｎの良い高感度テレビカメラを実現することができ
る。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は以下に列記す
るように種々の変形、応用が可能である。

（ａ）実施例のでは白黒テレビカメラについて説明した
が、ＣＯＤ感光面上に色フィルタを設けたカラーテレビ
カメラに本発明を適用することができる。これにより同
様にノイズが少ない高感度のカラー画像が得られる。

（ｂ）第１図の説明では反転アンプと同相アンプの利得
を同じにして行なったが、このアンプの一方の利得を調
整することでノイズのバランスを取り、ノイズ抑圧をす
ることでさらに確実な低ノイズ化も可能である。

（Ｃ）第１図および第２図の説明では各期間の出力信号
を合成してＬＰＦを用いて平均化しているが、この平均
化の処理に１画素周期の積分回路を用いることによりノ
イズを有効に抑圧することが可能である。また、積分回
路の後段に画像信号のピーク値をホールドする機能を付
加すれば画像信号成分が１画素期間内で増加するのでさ
らに高いＳ／Ｎを得ること−が可能である。

（ｄ）第２図のＣＯＤ出力信号の説明は波形が非常にき
れいな状態、すなわち周波数特性が十分良好な場合につ
いて行なっているが、本発明は必ずしもこの図のような
波形にすることはない。本発明では隣接画素の信号の混
入が発生しない程度まで信号処理系の周波数特性を低く
しても十分ノイズ抑圧ができる。

（ｅ）実施例の説明では、半導体基板との間で、　　　
　　　Ｐｎダイオードを構成する７０−ティング拡散型
の信号電荷検知部をもつＣ０ＤＩｉ（ＩＩ素子で説明し
たが、ＭＯＳダイオードを利用するフローティングゲー
ト構造の信号電荷検知部をもつＣＣＤｔｉ＠素子におい
ても同様の効果が期待できる。

（ｆ）本発明が適用できる固体Ｗｌｉ＆素子はＣＯＤに
限らず、感光部画素がＭＯ８構造で水平読み出し部がＣ
ＯＤ構造のものでも良い。これらの固体撮像素子に共通
する点は、信号電荷検知部が周期的にリセットトランジ
スタのオン、オフによりリセットされることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はその動作
を説明するための信号波形図、第３図および第４図は本
発明のノイズ抑圧の原理を説明するための図、第５図は
より具体化した実施例を説明するための構成図、第６図
はその動作を説明するための信号波形図、第７図は本発
明のノイズ抑圧を確実に行なうためのＣＯＤ駆動回路部
のの構成図、第８図はその動作を説明するための信号波
形図、第９図はＣＯＤのノイズ発生原因について説明す
るためのＣＯＤ出力部を示す模式図、第１０図は第９図
の動作を説明するための各部の動作波形を示す図である
。 １０・・・ＣＣＤ撮像素子、１１・・・駆動回路、１２
・・・増幅回路、１３・・・直流、再生回路、１４・・
・反転アンプ、１５・・・同相アンプ、１６・・・スイ
ッチ回路、１７・・・ノイズ抑圧回路、１８・・・ＬＰ
Ｆ、１９・・・抜き取りパルスＡ、２０・・・抜き取り
パルスＢ、Ｓｒ・・・第１のスイッチ、Ｓ２・・・第２
のスイッチ、ＤＡｌ・・・差動増幅回路（反転アンプ＋
第１のスイッチ）、ＤＡ２・・・差動増幅回路（同相ア
ンプ＋第２のスイッチ）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第　５　図 Ｌ−−−−−−−一・−一一一騨一 第６図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板に、感光画素配列、各感光画素で光電
   変換された信号電荷を転送する信号電荷転送部、転送さ
   れた信号電荷を検知するフローティング型の電荷検知部
   、この電荷検知部の電位変化を外部へ出力するアンプ、
   および前記電荷検知部の電位を前記感光画素の周期毎に
   所定電位にリセットするリセット部を集積形成してなる
   固体撮像素子と、この固体撮像素子を駆動して、出力信
   号の１画素周期内を画像の有効信号が含まれない第１の
   期間とこれとほぼ等しい期間で画像の有効信号が含まれ
   る第２の期間とに分割して出力信号を得る駆動回路と、
   前記固体撮像素子の出力信号が入力される併置された反
   転アンプと同相アンプ、これらアンプの出力を前記第１
   、第２の期間に同期させて交互に取り出す第１、第２の
   スイッチからなるスイッチ回路、及びこのスイッチ回路
   により交互に取り出された出力信号を合成して平均化す
   る回路を有するノイズ抑圧回路とを備えたことを特徴と
   する固体撮像装置。
2. （２）前記反転アンプと第１のスイッチおよび同相アン
   プと第２のスイッチをそれぞれ第１および第２の差動増
   幅回路で構成した二重平衡差動増幅回路により構成し、
   第１の差動増幅回路の電流源トランジスタに前記固体撮
   像素子の出力信号を入力し、第２の差動増幅回路の電流
   源トランジスタに直流基準電圧を与え、第１、第２の差
   動増幅回路の各差動対トランジスタに互いに逆相関係に
   ある正弦波状抜き取りパルスを入力するようにした特許
   請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。
3. （３）前記駆動回路は、前記第１および第２のスイッチ
   を制御する抜き取りパルスの位相と前記固体撮像素子の
   出力信号の第１及び第２の期間の位相を合わせるリセッ
   トパルスの位相合わせ回路を有する特許請求の範囲第１
   項記載の固体撮像装置。