JPS6265571A - 出力ビデオ信号発生回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば固体イメージヤ（以下便宜上、固体
撮像器という）で見られるように、電荷結合装置（ＣＯ
Ｄ　）の電荷転送チャンネルの出力信号からビデオ信号
を抽出することに関するものである。

〔発明の背景〕

ペンデル（Ｓ、Ｌ、Ｂｅｎｄｅｌｌ）氏およびレバイン
（Ｐ。

Ａ、Ｌｅｖｉｎｅ　）氏は、１９８４年３月６日両氏忙
付与された米国特許第４４３５’７３０号「低雑音ＣＣ
Ｄ出力部」の中で、ＣＯＤ出力信号段として浮動素子エ
レクト１゜ロメータを使用する際に付帯的に生ずるフリ
ッカ雑音（すなわち１／ｆ雑音）の問題を解決する方法
につ−て説明している。これらの浮動素子エレクトロメ
ータは、ＣＯＤ電荷転送チャンネル中にある浮動素子上
の電荷を検出して、その電荷を出力電圧または出力電流
に変換する。浮動ゲートまたは浮動拡散部の何れかの形
をとるこの浮動素子の電位は、電荷転送チャンネルの中
でその素子の近くで処理される電荷パケットによりその
素子上に静電的に誘導される電圧の基準レベルを与える
ために、周期的に直流レベルを再生し々ければならない
。浮動拡散部エレクトロメータは、浮動ゲート・エレク
トロメータよりも好まれるが、その理由は、直流レベル
の回復過程でクランプとして使われる金属−酸化物一半
導体ＣＭＯ８）トランジスタのソース電極として浮動拡
散部を利用できるからである。このことは浮動素子に付
帯するキャパシタンスを減少させ、その結果クーロンの
法則に従ってエレクトロメータの感度を増加させること
になる。浮動素子エレクトロメータの出力（レスポンス
）の低周波成分は、フリッカ雑音で汚染されていて具合
が悪い。ペンデル氏およびルバイン氏は、クロスオーバ
回路を使ってこの問題を解決した。このクロスオーバ回
路は、最終的な撮像型出力信号の高周波成分として浮動
素子エレクトロメータ出力信号の高周波成分のみを選択
し、またこのクロスオーバ回路は最終的な撮像型出力信
号の低周波成分としてリセット・ドレイン電流の低周波
成分を選択する。このリセット・ドレイン電流は、入力
段として共通ソース接続増幅器をなす接合型電界効果ト
ランジスタＩ’ＪＰＥＴ）を有するトランス書レジスタ
ンス増幅器を使用して、一般に検出される。トランス・
レジスタンス増幅器の入力に印加されるリセット・ドレ
イン電流に応じて供給されるその増幅器の出力電圧は、
浮動素子エレクトロメータの場合に比べて高周波レスポ
ンスがより小さな傾向をもつ。しかしトランス・レジス
タンス増幅器出力の低周波部分を汚染するｌ／ｆ雑音が
比較的少ない。１／ｆ雑音を除去する別の方法で、良好
な高周波応答を得ることができる方法は既知である。２
重同期サンプリング法は、これら別の方法の中で最もよ
く知られているものである。

その他の方法はサンプリング周波数のある調波（例えば
第１詞波）でＣＣＤ撮像器からの出力信号のサンプルを
同期検出することに依存している。

デービイ（Ｌ、Ｎ、Ｄａｖｙ）氏は、１９８２年５月１
８日付で付与された米国特許第４３３０７５３号「電荷
転送装置からの信号を再生するための方法と装置」の中
で、彼が比較的雑音の少い情報信号と称する信号を電荷
転送装置の出力段から得るための方法について述べてい
る。その方法の中で同氏は、規則正しくサンプリングす
るエレクトロメータから得られる出力信号は帯域フィル
タを通って、両サイドバンド振幅変調（ＤＢｓＡＭ）波
のサイドバンドに分けられ、これらサイドバンドはエレ
クトロメータ段のクロック周波数のある調波の側方に位
置していると説明している。この分離された両サイドバ
ンドは、そのクロック周波数の上記調波で動作するスイ
ッチング復調器を使って同期検波される。

振幅変調信号は、このスイッチング復調器によシベース
バンド・スペクトルを作るようにヘテロダイン処理され
る。同期検波されたＡＭサイドパントノベースバンド・
スペクトルは、それに付帯する調波スペクトルから分離
された上、同期検波前に帯域通過フィルタにより抑圧さ
れた撮像器出力信号ノペースバンド・スペクトルとして
ではなく、電荷転送装置からの出力信号として使用され
る。

デービイ氏によるこの方法は、浮動素子エレクトロメー
タ段の１７　ｆ雑音を抑圧するのに効果がある、その理
由は、ｌ　／　ｆ雑音は主としてベースノ（ノド中に存
在するからである。１／ｆ雑音が熱雑音背景を越えてい
る場合に、ベースノくンドを完全に々くするか、または
少くとも工ないし２ＭＨｚの周波数帯までに減少させる
ことは、２重同期サンプリング法に比べて比較的簡単で
ある。

レバインＣＰ、Ａ、Ｌｅｖｉｎｅ）氏は、１９８４年３
月１５日付の米国特許出願第５９００４４号「単一サン
プリングで低リセット雑音を与えるＣＣＤ浮動素子出力
段」（特開昭６０−６５６’７４号対称）の中で、高域
通過濾波処理および微分処理をした後のＣＣＤＣＤ撮像
力出力サンブタ期検波について説明している。この同期
検波は、ＣＣＤＣＤ撮像力出力信号クロック周波数期的
に導通するスイッチを用いて、濾波処理または微分処理
をしたスボンスをサンプリングし、かつこのサンプリン
グされたレスポンスを保持キャパシタに保持することに
より行々われる。浮動素子エレクトロメータに印加する
リセット・パルスのタイミングを適切にすれば、リセッ
ト雑音を減少させ得ることを上記の米国出願は開示して
いる。浮動素子が周期的にある固定電位にクランプされ
る浮動素子エレクトロメータのリセット過程では、一つ
のリセット期間から別のリセット期間まで浮動素子上に
残される電位の変動によるリセット雑音が生ずる。リセ
ット雑音は、ＣＣＤ撮像器のような電荷転送装置の出力
信号のビデオ周波数の高い部分では優勢な雑音であり、
一般に、０．０７ｐｆのキャパシタンスを有する浮動拡
散部に続く金属−絶縁物一半導体・電界効果トランジス
タ（ＭＩＳＦＥＴ）・エレクトロメータ段における雑音
よりも約８ｄｂ大である。ビデオ周波数の低い部分では
、フリッカ雑音すなわちｌ／ｆ雑音が優勢である。

レバイン（Ｐ、Ａ、Ｌｅｖｉｎｅ）氏は、１９８５年１
２月３日付で付与された米国特許第４５５６８５１号Ｆ
電荷転送装置からの信号における雑音の低減」の中で、
ある異った形のリセット雑音抑圧法を使ったＣＣＤＣＤ
撮像力出力信号期検波について説明している。

浮動素子のリセットは、リセット・ドレインに印加され
る直流電位にリセットされるのではなく、チャンネル内
の電位にリセットされるのである。

しかしながら、ｌ／ｆ雑音を抑圧するために、出力クロ
ック周波数のサイドバンドであるＣＣＤＣＤ撮像力出力
信号れら成分を同期検波することには、実際土煙つかの
問題があることが判った。同期検波は、ＣＣＤＣＤ撮像
力出力サンプル期検波過程で使用されるスイッチング用
搬送波との間の位相関係の微小変動に対して不要に敏感
である。この敏感さは、同期検波器の出力レスポンスか
ら得られるビデオ信号中に、固定パターンのシェーディ
ングを生成するような不要低周波成分が時々現れる傾向
があることで裏付けられる。この傾向は、ＣＣＤ撮像器
を低照度レベルで動作させるときに最も顕著に現われる
。

ＣＣＤＣＤ撮像力出力サンプル、それらの瀘波処理およ
び同期検波の前に種々の低周波成分が重畳されがちであ
る。しかし、ベースバンド周波数を除去するための濾波
処理をいくら行なっても同期検波器出力レスポンス中の
不要低周波成分を消し去ることはできないので、これら
の不要低周波成分は、同期検波器を通して供給されるベ
ースバンド成分に起因するものでは々ＡことＫなる。

撮像器を低照度レベルで動作させると、同様の低周波の
固定パターン・シェーディングが、ＣＣＤＣＤ撮像力出
力信号重同期サンプリングに現われる。この固定パター
ン・シェーディングは、またサンプリング・パルスの位
相の関数であるように思われる。もしＣＣＤＣＤ撮像力
出力信号ンプリングの前に低域通過処理しないと、一般
に、この型の固定パターン雑音を受は易い。それ故この
固定パターン雑音の発生源は、出力（Ｃ）レジスタのク
ロック信号の調波スペクトルであるＣＣＤＣＤ撮像力出
力信号中ロッキング雑音とサンプリング・パルス周波数
とのヘテロダイン作用にあるものと考えられる。

出力クロック周波数の調波であるＣＣＤＣＤ撮像力出力
信号成分期検波することは、これまでｌ／ｆ雑音を抑圧
するために行われてきた。また、１／ｆ雑音を抑圧する
ために２重同期サンプリング操作も行われた。更に、ｌ
／ｆ雑音を抑圧するために、浮動素子エレクトロメータ
からおよびリセット・ドレイン電流検出から得られた撮
像缶出力信号についてペンデル氏およびレバイン氏のク
ロス・オーバ技法も用いられた。それで、ペンデルおよ
びレバイン両氏の技法を同期検波Ｃ″！、たけ２重同期
サンプリング）と組み合わせることに、これまで気付か
なかった。それはこの事が同期検波（ｔたは２重同期サ
ンプリング）の使用に伴なう複雑さに加えて更に複雑に
なるからである。

リセット・ドレイン電流の検出は、同期検波器ノ出力レ
スポンス（または２重同期サンプリング装置の出力レス
ポンス）Ｋ時々現われる低周波固定パターンの不要成分
に影響されない。それは、この撮像缶出力信号を広帯域
にわたってサンプリングしないからである。それ故この
出願の発明者にとっては、同期検波器Ｃまたは２重同期
サンプリング装置）の出力レスポンスの低周波成分の代
りに、検出したリセットφドレイン電流の低周波成分を
使用する方が、低周波固定パターンの雑音障害を除く見
地から有利であると思われる。同期検波法および２重同
期サンプリング法は、リセット・ドレイン電流検出と同
様１／ｆ雑音が比較的少いから、また、不要低周波成分
が数十ＫＨｚの範囲にしか広がら々いから、リセット・
ドレイン電流検出と他のＣＣＤＣＤ撮像力出力信号のク
ロスオーバ周波数は、米国特許第４４３５７３０号のペ
ンデルおよびレバイン両氏の技法の中で説明されている
実際の周波数より低く設定することができる。

検出シたリセット・ドレイン電流とクロスオーバする他
のＣＣＤＣＤ撮像力出力信号浮動素子エレクトロメータ
・レスポンスのベースバンド成分ではなく、同期検波器
の出力レスポンスまたは２重同期サンプリング回路の出
力レスポンスにすることは、リセット雑音を抑圧できる
点で有利である。

リセット雑音を抑圧するこの同期検波技法は、例えば、
前述のレバイン氏の特許出願の何れかに開示されている
形で実施することができる。

〔発明の概要〕

この発明は、低周波ビデオ−レスポンスと高周波ビデオ
・レスポンスを得るための手段を別々に持つＣＯＤ出力
レジスタを有する固体撮像器に実施されるもので、その
撮像器では出力ＣＣＤライン・レジスタ中のドレイン電
流を検出することにより低周波レスポンスが得られ、一
方、浮動素子エレクトロメータが、後で出力ＣＣＤライ
ン・レジスタ・リセット・ドレインに転送されるチャー
ジ・パケットを検出し、その検出した広帯域レスポンス
をサンプリングすることにより高周波レスポンスが得ら
れる。エレクトロメータ出力信号から得られたこの高周
波レスポンスは、得られた低周波レスポンスと合成され
る。

〔詳細な説明〕

第１図には、この発明の信号再生装置が、たとえばフィ
ールド転送型のＣＣＤ撮像撮像器である半導体撮像器と
共に使用した形で示されている。ＣＯＤ撮像撮像器上０
通例のように、イメージ（またはＡ）レジスタ１１、フ
ィールド蓄積（またはＢ）レジス　。

り１２、並列入カー直列肯力（またはＣ）レジスタ１３
を有する。出力信号サンプルは、浮動素子型の電荷−電
圧変換段を用いて、Ｃレジスタ１３の右端に転送される
チャージ・パケットから生成される。

図には、−例として、浮動拡散部型の電荷−電圧変換段
が示されている。そのよう々変換段では、チャージ・パ
ケットはＣレジスタ１３の出力から浮動拡散部１４に向
って規則正しくクロック転送され、そこで各パケット中
の電荷の大きさが、ソース・ホロワ金属−絶縁物一半導
体一電界効果トランジスタ１５．１６の縦続接続より成
るエレクトロメータにより測定される。更にＭＩ　５Ｆ
ＥＴ１７が、ＭＩ　８ＦＥＴｌｓ用の定電流発生器のソ
ース負荷として接続されてお沙、ＭＩＳＦｇＴｘａには
、ＣＣＤ撮像撮像器の出力信号サンプルが両端に現われ
るチップ外抵抗２８がソース負荷として設けられている
。直流電位ＯＤがＭＩＳＦＥＴ１５．１６のドレインに
印加され、それらがソースホロワ動作を行うようにして
いる。ＭＩＳＦＥＴ１６のソースは、ＣＣＤ撮像撮像器
の出力信号端子２７に、従って更にチップ外のソース負
荷抵抗２８を通って接地線につながれている。

ＣＣＤ撮像撮像器の出力端子２７に供給される出力信号
サンプルは、低雑音の電圧増幅器２９の入力接続端に印
加される。増幅器２９の出力接続部は、微分器３０に人
力信号サンプルを供給して、ソースホロワ動作５ＦＥＴ
１６に対する微分器３０の入力接続部の負荷作用を緩衝
（バッファ〕している。増幅器２９は、高目のビデオ周
波数を幾分か低下させるように十分に制限された帯域幅
を有することが好ましい。

続いて、次にビデオ信号サンプルの時間に関する微分処
理が微分器３０内で行われ、立上り速度の低下した信号
遷移に応答して時間的に引延ばされたパルスを生成する
が、クロック信号の素通りに起因する過大な振幅をもつ
スパイクを最終のレスポンス中に持ち込まない。時間に
関して微分処理された微分器３０のビデオ・レスポンス
は、広帯域・低雑音増幅器３５に対して人力信号として
供給される。

各チャージ・パケットが測定された後、　ＭＩＳＦＥＴ
１５のゲートに印加される浮動拡散部１４の電位は、リ
セット・ゲート１８に印加されるφｒパルスに応動して
リセットされる。このパルスは、普通はＣレジスタ１３
のクロック制御される最終ゲート（特定して示さない）
Ｋ印加されるクロック・パルスよりも幾分狭く、クロッ
ク・パルスが現われる時間間隔内に起るように位置づけ
できる。リセット・ゲー）１８は、Ｃレジスタ１３から
更に浮動拡散部１４と端子ドレイン拡散Ｎ２０を含むよ
うに延びている電荷転送チャンネル１９の「上」に配置
されてｂる。

更に詳しく言うと、リセット・ゲー）１８は、浮動拡散
部１４と端子ドレイン拡散部２０の間の電荷転送チャン
ネル１９の「上」Ｋ配置されており、直流ゲート２１が
、このゲート１８より前に配置されていて、そのゲー）
２１には直流電位ＢＧが印加されている。

直流ゲート２１は、その直下に蓄積される電荷の量を少
なくするため短いゲートであることが好ましく、リセッ
ト・ゲー）１８に印加されるφｒパルスが、浮動拡散部
１４と静電的に結合することを防止するために使用され
る。

第１図には、クロック発生器２５が示されており、これ
がフィールド転送型のＣＣＤ撮像器で通常行なわれてい
るように、３相りロック信号のそれぞれの［−Ａレジス
タ１１、Ｂレジスタ１２、Ｃレジスタ１３に供給する。

このクロッキング法の代りに任意の他の既知クロッキン
グ法を使用することもできる。クロック発生器２５は、
浮動拡散部出力段のゲート電極１８に印加するため上記
のようにφｒパルスを生成する。クロック発生器２５は
、また、直列ライン読出しの間Ｃレジスタ１３のクロッ
ク周波数に等しい繰返し周波数でφＳパルスを供給する
。そのφＳパルスは線２６を経て同期検波器４０に印加
される。

このφＳパルスは、広帯域低雑音増幅−３５の出力接続
部から同期検波器４０に供給される信号が同期検波の過
程でサンプリングされる時点を制御するためのキャリア
として使用される。増幅器３５は、自体に伴う雑音が次
段の同期検波の過程で導入される雑音よシ大きくなるよ
うに信号レベルを上げる電圧利得を供給する、１すなわ
ち注意深く設計すれば、増幅器３５に原因する雑音は、
ＣＣＤ撮像器ｌｏ内で生成される１　／　ｆ雑音に比べ
て無視できる。

微分器すなわち低周波抑圧フィルタ３０は、直列腕キャ
パシタ３１と分路脚抵抗３２より成る単純なＲＣ高域通
過フィルタとして第１図に示されている。

このＲＣ時定数τは、背景熱雑音に比べて可成シ大きな
フリッカ雑音すなわちｌ／ｆ雑音を伴っている、ＣＣＤ
ＣＣ撮像器の出力サンプルの周波数スペクトルのベース
バンドの少くとも可成りの部分が、同期検波器４０に供
給される微分器３ｏの出力レスポンス中で抑圧されるよ
うに選択される。時定数τは、毎秒当りのラジアンで表
わして、折点（コーナ）周波数ｆｃの逆数であり、その
周波数ｆｃでの振幅成分はフィルタ３０により３ｄＢ抑
圧される。周波数ｆｃは、微分器３０の入力信号中に存
在する周波数の実質的な抑圧と実質的な非抑圧との間の
境界の周波数であるが、その出力信号中に選択的にのみ
存在する周波数と考えることができる。Ｃレジスタ１３
用のクロック周波数に７，５ＭＨｚを用いる信号再生装
置において、本発明者は、キャパシタ３１として４３０
ピコフアラドのものを、抵抗３２として９５オームのも
のを使用した。このＲＣ高域通過フィルタは、３５ナノ
秒の時定数、すなわちτを呈するので折点周波数は５Ｍ
Ｈｚとなり、それ故ＣＣＤ撮像器１０の出力サンプルの
ベースバンド・スペクトルの上側周波数は、同期検波器
４０の出力信号中の復調された第１調波スペクトルと合
成されて高周波数ビデオ信号のピーキングを行なう。Ｃ
ベースバンド信号の残部と復調された第１調波スペクト
ル信号は同期（相関）関係にあるので、代数的に加算さ
れ、一方それぞれの帯域からの雑音成分は、同期関係が
ないので、ベクトル的に加算される。

従って、この形の高周波数ビデオ・ピーキングによって
信号対雑音特性も有利゛になる。

浮動拡散部エレクトロメータにより得られる撮像器１０
の出力信号サンプルに対するビデオ信号レスポンスを生
成するために同期検波器４０を使えば、出力ラインーレ
ジスタ１３の終端ドレイン接続２２から取出した撮像器
１０の出力信号サンプルから得られるビデオ信号レスポ
ンスよりも、扁周波ビデオ周波数に対し最高１５ｄＢま
で雑音の少いビデオ信号レスポンスを供給することがで
きる。この発明による同期検波を行うため、後続する低
域通過フィルタを有するスイッチング復調器を使用する
ことができる。しかし、そのような同期検波器は平均検
波を行うので再生されたベースバンドには強す調波スペ
クトルが付帯すると吉になる。再生されたベースバンド
・スペクトルに対する検波の過程で生ずる調波スペクト
ル残留分の強度を低下させるため、サンプル・ホールド
型の同期検波法を使用するこ吉が好ましい。

第１図には、サンプリングに使うＭＩ　５ＦＢＴ４１　
。

選択的導通チャンネルと、そのサンプルを保持するキャ
パシタ４２とより成る簡単なサンプル・ボールド回路４
０が示されている。ＭＩＳＦＥＴ４１のゲートは、Ｃレ
ジスタのクロック周波数に等しい周波数で供給されるφ
Ｓパルスを線２６から受は取り、とのφＳパルスに応動
して選択的にそのチャンネルが導通状態にされる。その
時、ＭＩＳＦＥＴ４１は、選択的導通チャンネル中に感
知できる程の制御信号Ｃ線２６からのφｓパルス）を全
く導入させることのない形式の伝送ゲートとして働く。

この形式の同期検波器の出力回路は、選択導通チャンネ
ルに供給される入力信号に対して平衡していない。この
同期検波器の入力に印加されるベースバンド・スペクト
ルは、その出力に現われ、この出力は以前に説明した高
周波ピーキング法に適応できるものである。

サンプル・ホールド回路４０から得られる検波請出力信
号は、スイッチング復調器から直接取出した信号とは異
って、ビデオ増幅器のカット・オフにより与えられる範
囲を越えて濾波する必要のない有用なビデオ信号である
。検波された出力信号は、バッファ増幅器５０に、次に
平滑フィルタ５１に印加されるものとして第１図に示さ
れている。フィルタ５１Ｆｉ、像の細部についての偽信
号（エイリアシング）のない低雑音のビデオ信号を供給
できるように、クロック周波数の残留分を除去する低域
フィルタであることが望ましい。平滑フィルタ５１によ
シ与えられる低域濾波作用は、クロック周Ｃ１９） 波数の残留分をカット・オフする一方全ビデオ周波数ス
ペクトルを通過させるようにＣレジスタのナイキスト周
波数に近いカット・オフ周波数を呈する。平滑フィルタ
５１からのレスポンスは、次のバッファ増幅器５２への
入力信号として印加される形で第１図に示されている。

バッファ増幅器５２は、クロスオーバ回路５５の高周波
入力回路に低出力インピーダンス駆動を与える。

クロスオーバ回路５５はキャパシタ５６を有するが、そ
れはバッファ増幅器５２の出力信号の高周波成分を、ビ
デオ出力信号が最終的に取出される別のバッファ増幅器
６０の入力接続部に印加するためのものである。バッフ
ァ増幅器５３の出力レスポンスの低周波成分をバッファ
増幅器６０の入力接続部に印加するため、クロスオーバ
回路５５は更に可調整抵抗として図示されている抵抗素
子５７を有する。素子５ワの抵抗とキャパシタ５６のキ
ャパシタンスＫＬり構成されているクロスオーバ回路５
５のクロスオーバ周波数に影響しないように、バッファ
増幅器６０の入力インピーダンスは大きくしである。

次に、バッファ増幅器５３に印加される入力信号を引き
出すことについて考察しよう。（クロスオーバ回路５５
の第２の入力接続部に印加される）（ソファ増幅器５３
の出力信号の低周波成分は、バッファ増幅器６０により
増幅され、バッファ増幅器６０により供給されるビデオ
出力信号の低周波成分を形成する。）直流電位ＲＤは撮
像器１０の端子２２に、従って端子ドレイン拡散部２０
に直接印加するのではなく、低フリッカ雑音の電流増幅
器またはトランス・レジスタンス増幅器６１の「短絡」
入力インピーダンスを経由して印加される。各チャージ
・パケットが浮動拡散部１４の直下から端子ドレイン拡
散部２０、端子２２、増幅器６１の入力インピーダンス
を通ってＲＤの電位源に排出されるに従って、増幅器６
１は端子２２を通って流れる電流に対する出力レスポン
スを発生する。このビスポンスは平滑フィルタ６２内で
平滑化されて連続したビデオ信号を形成する。この連続
したビデオ信号は、不要の低周波成分を含んでいるとし
ても極く僅か々もので、入力信号としてバッファ増幅器
５３に印加される。増幅器６０のビデオ出力信号に、ク
ロスオーバ領域を通じて平坦な周波数レスポンスを持た
せる必要があれば、増幅器２９．３５．５０．５２およ
び増幅器６１．５３の利得は、クロスオーバ付近の周波
数において、クロスオーバ回路５５に対する両人力信号
の振幅が実質的に等しくなるように選ばれる。クロスオ
ーバ回路５５に対する両人力信号の振幅が、クロスオー
バ周波数領域で実質的に同一になるように１平滑フイル
タ６２はなるべく同じカット−オフ特性ヲ持つ方がよい
。フィルタ６２のレスポンスがフィルタ６１のレスポン
スよりクロスオーバ点で所望の９０°だけ遅れるように
幾分の遅延補償（図示せず）を与えなければならないこ
とがある。

同期検波器４０によシ発生されるビデオ信号も、増幅器
６１の出力レスポンスをフィルタ６２内で平滑化して生
成されるビデオ信号も、感知できる程の１　／　ｆ雑音
を伴なっていなｈので、クロスオーバ回路５５中のクロ
スオーバ周波数は、米国特許第４４３５’７３０号の回
路の周波数よりも低く選ぶことができる。線周波数の５
倍な−シ１０倍のクロスオーバ周波数は、撮像器のどの
ような動作条件下における望ましくない低周波シェーデ
ィング成分をも抑圧するので、増幅５６１をよシ狭い帯
域幅を持つものとすることができる。

第２図＆ｕｔＲＣＡ社のカメラ装置に備えられている低
フリッカ雑音トランス・レジスタンス増幅器の回路図で
ある。図中、特に付記のない限り、抵抗はオーム、キャ
パシタはμｆ１　インダクタンスはμＨで表わされてい
る。この増幅器は米国特許第４４３５’７３０号の回路
中にうまく使用されているがこの発明にも使用できる。

このトランス・レジスタンス増幅器は５ＭＨｚの帯域幅
を有している。

第３図の信号再生装置は、ＣＣＤ撮像撮像器の端子２ワ
から信号を再生するための手段を除すては、第１図の装
置と同様なものである。微分器３０と同期検波器４０の
代りに２重同期サンプリング回路ワ０が使用されている
。２重同期サンプリング回路ワＯは、サンプリング・ス
イッチとして使用されるＭＩ　５ＦＥＴ’７１と保持キ
ャパシタ９２を有するサンプル。ホールド回路を含んで
いる。この２重同期サンブリング回路７０は、更に、直
流阻止キャパシタワ３とキード・クランプとして使われ
るＭＩＳＦＥＴワ４を有する直流再生回路をバッファ増
幅器２９の後に持っている。直流再生回路とサンプル・
ホールド回路の間にはバッファ増幅器ワ５が配置されて
いる。各φｒリセット・パルスの後で、しかも電荷が浮
動拡散部１８に再度入る前に、バッファ増幅器７５の入
力を信号接地点にクランプするため、クロック発生器２
５はＭＩＳＦＥＴワ４のゲート電極忙パルスφ、。を供
給しそのチャンネルを導通状態に駆動する。これＫより
リセット雑音レベルに応じた直流レベルの再生が行われ
、すなわち直流阻止キャパシタ７３に電荷を与えて、そ
の両端間に、浮動拡散部１８に次に入る電荷に対するレ
スポンスに付帯するリセット雑音に対抗してこれを補償
するような電圧を維持するようにする。このφ、。パル
スが印加された後ＭＩＳＦＢＴ７４がもはやクランプ状
態を維持しなくなると、Ｃレジスタ１３はチャージ・パ
ケットを浮動拡散部１８にクロック転送する。浮動拡散
部１４への電荷転送動作の完了後、このチャージ・パケ
ットに対するエレクトロメータのレスポンスは、増幅器
２９によシミ圧増幅され、キャパシタワ３を通って更に
バッファ増幅器ワ１によシ増幅され、クロック発生器２
５からＭＩＳＦＥＴ７１のゲート電極に供給されるφＳ
ＨパルスにＦＥＴ’７１が応動して導通することによす
保持キャパシタワ２にサンプリングされる。このサンプ
ル・ホールド動作により、チャージ・パケットに対する
レスポンス、リセット雑音の残留分、増幅器２９内で生
ずるｌ／ｆ雑音は等しいデユーティサイクルとされ、ｌ
／ｆ雑音に対する（同様に如何なる残留リセット雑音に
対しても）信号対雑音比が改善される。２重同期サンプ
リング回路ワＯは、低周波の固定パターン・シェーディ
ングを示すが、これは他の低周波成分と共にクロスオー
バ回路５５中で抑圧される。２重同期サンプリング回路
ワＯの出力レスポンス中の残余の高周波成分は、リセッ
ト・ドレイン２２を流れる電流に対す秦低周波レスポン
スによシフロスオーバ回路５５中で増加するが、これは
この発明の第１図の実施例における動作と類似している
。

第１図または第３図の回路は、増幅器６１が適度に低い
出力インピーダンスをもったトランス・レジスタンス増
幅器である場合、クロスオーバ回路５５に対する入力信
号をバッファ増幅器５２．５３の出力からではなく、バ
ッファ増幅器５０と増幅器６１の出力から供給するよう
に変更することができる。

その時にはバッファ増幅器５２．５３は不要になる。

それ故平滑フィルタ５１．６２は、クロスオーバ回路５
５の後段にあるバッファ増幅器６０と直列に接続した単
一の平滑フィルタにより置き換えられる。この分野の技
術に習熟している人々および前述の開示に精通している
人々にとっては、この発明の原理を利用した好まし力実
施例について上記以外にも多くの変形を容易に想到でき
る筈であるから、特許請求の範囲の解釈に当ってはその
様々こと如留意すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による出力ビデオ信号を生成するだめ
の、同期検波器を有する一例回路を組合わせたＣＣＤ撮
像器の回路図、第２図はこの発明忙よる出力ビデオ信号
を生成するための回路に使用するに適したそれ自体既知
の低フリッカ雑音のトランス・レジスタンス増幅器の回
路図、第３図はこの発明による出力ビデオ信号を生成す
るための、２重同期サンプリングを使用した一例回路に
結合されたＣＣＤ撮像器の回路図である。 １０・・・ＣＣＤ撮像器、１１・・・Ａレジスタ、１２
・・・Ｂレジスタ、１３・・・Ｃレジスタ、１４・・・
浮動拡散部、１５．１６・・・浮動素子エレクトロメー
タを構成するＭＩＳ電界効果トランジスタ、１９・・・
電荷転送チャンネル、２０・・・端子ドレイン拡散部、
２２・・・終端ドレイン接続部、２７１．　ＣＣＤＣＣ
撮像器の出力端子、３０・・・低周波抑圧フィルタまた
は微分器、４０・・・同期検波器、５５・・・クロスオ
ーバ回路、６１・・・低１／ｆ雑音電流増幅器またはト
ランス・レジスタンス増幅器、７０・・・２重同期サン
プリング回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のクロック周波数でクロック制御される出力
   電荷結合装置電荷転送チャンネルと、上記電荷転送チャ
   ンネル中のある点における電荷を検出して第１の電気出
   力信号を供給する浮動素子エレクトロメータと、上記電
   荷転送チャンネルの端部にあつて第２の電気出力信号を
   供給する終端ドレインとを有する固体撮像器と組み合せ
   使用して、上記第１および第２の電気信号に応動して出
   力ビデオ信号を生成するための回路であつて： 上記第１の電気出力信号を広帯域サンプリングした後こ
   の第１の電気出力信号から上記出力ビデオ信号の高周波
   部分を得ることを目的とするが、上記の広帯域サンプリ
   ングに望ましくない低周波固定パターン・シェーディン
   グの生成を伴なうような、手段と、 上記第２の電気出力信号から上記出力ビデオ信号の低周
   波部分を取出すための手段と、 上記出力ビデオ信号の低周波部分と高周波部分を合成し
   て連続した周波数スペクトルの信号とするための手段と
   、を具備して成る出力ビデオ信号発生回路。