JPS63260282A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS63260282A
JPS63260282A JP62093282A JP9328287A JPS63260282A JP S63260282 A JPS63260282 A JP S63260282A JP 62093282 A JP62093282 A JP 62093282A JP 9328287 A JP9328287 A JP 9328287A JP S63260282 A JPS63260282 A JP S63260282A
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amplifier
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drain
floating diffusion
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Tsutomu Takayama
勉 高山
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は固体撮像装置に関し、特にCCO固体撮像素子
の出力DC電圧の制御回路に関するものである。
〔従来の技術〕
従来固体撮像素子を用いた装置としてビデオカメラ等が
ある。第5図はその信号処理回路の一部のブロック図を
示したものである。
1はCCD撮像素子(以下CCDと略す)、2はcco
tとビデオ増幅器(反転増幅器)3の結合コンデンサで
ある。4はサンプリングホールド回路(以下S/)lと
略す)、5および7はバッファー増幅器である。8はク
ランプ回路であって、クランプ用コンデンサ6の出力D
C電圧をビデオ信号のブランキング期間中に固定する為
のものである。
第6図はCCDIの出力回路フローティングディフュー
ジョン増幅器を示したものであり、同図(^)はその構
成図、(B)はポテンシャルレベルを示す。11および
12は電極であり、転送パルスφSが加わる。13はフ
ローティングディフュージョン(以下FDと略す)。1
4はリセットドレインであり、15で示す電圧V re
fが加わっている。16はFDの容量(CFD)である
。17はMO5FET増幅器であり、18は電流源であ
る。動作を第6図(6)および第7図を用いて説明する
。端子11.12には第7図(A)に示す転送パルスφ
Sが印加されており、φSは”H”のときは、第6図(
B)の実線で示すポテンシャルレベルとなり、隣接する
ポテンシャル井戸から信号電荷Qsigが流れ込む。同
時に端子12の下のポテンシャルレベルも下がり、 F
Cl2の容量CFD16はドレイン電圧V ref15
 にセットされる。
次にφSが“L”となると、第6図(B)の点線で示す
ポテンシャルレベルとなり、信号電荷QsigはFCl
2に流れ込み、CFDにはV sig = Q sig
/CFDなる信号電圧が発生する。こうして得られた信
号電圧はMO5FET増幅器17を経て、端子19から
第7図(B)  に示すような出力信号として取り出さ
れる。
第7図(C)で示すように出力信号にはVsig成分以
外にφSに一致したパルス成分がFCl2と電極11、
12間の容量結合により発生してしまう。これは後のS
/Hにより除去される。
以上説明したようにCCD出力端子19のDC電圧はド
レイン14の基準電圧V ref15に依存している。
第5図に示すビデオ増幅器3はCCD出力信号を反転し
て電圧増幅するもので、一般に高利得を必要とする為、
増幅出力のダイナミックレンジを確保する為に、入力部
は最適バイアス点に固定されている。従ってV ref
に依存しているCCD出力のDC電圧とは関連性がない
為、直結することができずに結合コンデンサ2が必要と
なる。
S/H4は増幅されたCCD出力信号中の前述した転送
パルスφS成分を除去する為のもので、第7図(C)に
示すS/Hパルスにより、第7図(B)の斜線にて示す
信号成分Vsigのみを取り出している。
クランプ回路8は、ビデオ信号の黒レベルが信号のAP
L変化等により変化しないように、1水平ライン毎にブ
ランキング期間中のDC電圧を固定する様に動作する。
以上のように構成されたCCD出力信号の処理回路を、
電子カメラのように電源投入後に速やかに安定した出力
信号を得たいという装置に使用すると極めて不具合が発
生する。
これを第8図にて説明する。第8図(A) はCCO及
び信号処理回路に供給する電源電圧の立上りを示すもの
で、時間toにて立上りが開始され、t2にて完了して
いる。(B)はCCD出力信号で、DC電圧はほとんど
電源電圧と同時に立上っている。またt2〜t4は所望
とするビデオ信号である。(C)は増幅器入力部の変化
特性であり、コンデンサ2と増幅器3のバイアス回路の
時定数により、DC電圧の安定には時間t、まで要して
いる。(D)は増幅器出力で電圧利得が高い為、時間t
、までは増幅器のダイナミックレンジが確保されずにク
リップがかかってしまう。(E)はクランプ出力であっ
て、t、〜t、のOC電圧変動を小さく抑えているが、
所望とするビデオ信号はクリップされてしまっている。
従ってこの場合は電源投入後、時間t6以上経た後にビ
デオ信号を得るようにしなければならず、レリーズタイ
ムラグの増大や消費電力の増大等の欠点がある。
これを防ぐ為にコンデンサ2の容量を小さくして、増幅
器3のバイアス回路との時定数を小さくした場合は、第
9図(A)  に示すように信号のAPL変化に伴うp
C電圧変動が(B) に示すように大きくなり、これが
クランプ回路では吸収できなくなって(C)に示すよう
にDC変動の影響が残ってしまい、ビデオ信号の黒レベ
ルが変わって非常に見苦しい画像となってしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、前述した従来欠点を完全に除去し、ビデオ信
号の黒レベルに何ら変動を与えることなく、電源投入後
速やかに安定したビデオ信号を得ることのできるCCD
撮像装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために、本発明においては、
フローティングディフュージョン増幅器を有するCCD
撮像素子において、フローティングディフュージョンを
リセットするドレインを有し、かつドレインに与える電
圧を外部より制御する手段を具えたことを特徴とする。
〔作 用] 本発明によれば、 CC11のフローティングディフュ
ージョンをリセットするリセットドレインの基準電圧を
、CCO出力のDC直結増幅器の出力DC電圧により制
御するように構成したことで、電源投入後の速やかな安
定した出力信号を得ることができる。またコンデンサ結
合を用いない為にサグ等、歪のない映像信号を得ること
ができる。
〔実施例〕
第1図に本発明の実施例のブロック図を示す。
図において3ないし10は第5図に示した従来例と同一
の機能を有するブロックである。21は本発明に供する
ことの可能なCCO撮像素子、22はDC検出器、23
は比較器である。
第2図はこのCCD21の出力回路部を示したものであ
り、(A)はその構成図、(B)はポテンシャルレベル
を示したものである。符号11〜14.16〜19は従
来例と同一の機能を有するものであり、24はリセット
ドレイン14に印加する基準電圧を外部より供給する為
の端子である。
この基準電圧供給端子24には、第1図に示すようにバ
ッファ5の出力のDCを検出するDC検出器22の出力
を比較器23にて電圧v2と比較し、その出力が加わる
ように構成されている。このDC検出器22は、第6図
に示すように、例えば水平ブランキング期間中のある期
間をゲートするスイッチSWIと、その制御を行うゲー
トパルスと、ゲートして得た電位をホールドするコンデ
ンサC3により簡単に構成される。
以上のように構成されたCCD及びその出力信号処理回
路の電源投入後のDC電圧変化を第3図を用いて説明す
る。第3図(A)は電源電圧の立上りを示すもので、t
oにて電源が投入され、t2にて立上りが完了している
。(B)はCCD出力信号であり、DC電圧は電源VD
Dとほぼ同時に立ち上がっている。(C)は増幅器出力
であり、CCD21 と増幅器3の間に結合コンデンサ
を用いていない為にt2+△tで立上る。△tはDC検
出器22のホールトコンデンサC3の充放電時定数に関
係するものであり、毎水平ブランキング期間ゲートする
方式においては、一般に1 ms以下とすることができ
る。
(D)はクランプ出力であり、t2+△tにて安定した
出力を得ることができる。
第4図は第1図の実施例における比較器23をバッファ
増幅器31とDCレベルシフター32で置き替えたもの
で、回路的にはより簡易な構成とすることができる。こ
れは増幅器3が高利得な反転増幅器であることによって
実現される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、 CODのフロ
ーティングディフュージョンをリセットするリセットド
レインの基準電圧を、 CCD出力のDC直結増幅器の
出力OCZ圧により制御するように構成したことで、電
源投入後の速やかな安定した出力信号を得ることができ
る。またコンデンサ結合を用いない為にサグ等、歪のな
い映像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例のブロック図、 第2図(A)は第1図示の実施例の出力回路図、同図(
B)はそのポテンシャルレベルを示す図、第3図(A)
 、 (B) 、 (C)および(D)はそれぞれ電源
電圧、CCD出力信号、増幅器出力およびクランプ出力
の時間変化を示す図、 第4図は本発明の他の実施例のブロック図、第5図は、
従来の固体撮像装置の信号処理回路の一部のブロック図
、 第6図(A)は従来のフローティングディフュージョン
増幅器の構成図、同図(B)はポテンシャルレベルを示
す図、 第7図(A) 、 (B)および(C)はそれぞれ従来
例における転送パルス、出力信号およびサンプリングホ
ールドパルスの時間変化を示す図、 第8図(A) 、 (B) 、 (C) 、 (D)お
よび(E)はそれぞれ従来例における電源電圧、 CC
D出力信号、増幅器入力、増幅器出力およびクランプ回
路出力の時間変化を示す図、 第9図(A) 、 (B)および(C)はそれぞれ結合
コンデンサ容量を小さくした従来例におけるCCD出力
、増幅器出力およびクランプ回路出力の時間変化を示す
図である。 1・・・CCD撮像素子、 2・・・結合コンデンサ、 3・・・ビデオ増幅器、 4・・・サンプリングホールド回路、 5.7・・・バッファ増幅器、 6・・・クランプ用コンデンサ、 8・・・クランプ回路、 II、 12・・・電極、 13・・・フローティングディフュージョン、14・・
・リセットドレイン、 17・・・MO5FET増幅器、 18・・・電流源、 21・・・CCD撮像素子、 22・・・DC検出器、 23・・・比較器、 31・・・バッファ増幅器、 32・・・DCレベルシフタ。 第2図 第3図 第6図 開開 第8図 (A)  CCDエカ    −m−7,。7第9図 手続補正書働刻 昭和62年7月3日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)フローティングディフュージョン増幅器を有するC
    CD撮像素子において、フローティングディフュージョ
    ンをリセットするドレインを有し、かつ該ドレインに与
    える電圧を外部より制御する手段を具えたことを特徴と
    する固体撮像装置。 2)前記制御手段は、CCD出力信号を増幅する増幅器
    と該増幅器の出力DC電圧を検出するDC検出器を具え
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固
    体撮像装置。
JP62093282A 1987-04-17 1987-04-17 固体撮像装置 Expired - Fee Related JP2635325B2 (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01181564A (ja) * 1988-01-12 1989-07-19 Nec Corp 電荷転送装置の出力回路
JPH04328969A (ja) * 1991-04-26 1992-11-17 Nec Corp 電荷結合素子の信号処理回路

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JPS61129965A (ja) * 1984-11-29 1986-06-17 Fuji Photo Film Co Ltd 電荷転送装置の出力回路

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